考虑并线的网联车辆巡航控制研究

针对网联车辆行驶过程中容易出现旁车道的人类驾驶员并线进入车队的问题,本文中提出了一种考虑旁车并线行为的跟车策略,并设计了分布式应用的分层控制系统。首先分析了所提出的跟车策略的合理性,并构建了考虑延时与误差反馈的联网巡航控制(CCC)系统;接着在频域范围内分析了不同控制增益参数对系统稳定性的影响,仿真结果验证了多车队列行驶稳定性;最后搭建测试平台进行实车试验。结果表明:旁车并线时,CCC控制系统可快速实现车辆的制动并保证队列的稳定性,所提出的跟车策略可提升车辆的乘车舒适性与交通系统的安全性。     

异构智能网联汽车编队延迟补偿控制研究

智能网联汽车多车编队行驶可有效缩短跟车间距和提升交通系统通行效率，但多车编队控制须解决异构编队控制器的普适性问题，且能够在执行器响应延迟和通讯延迟情况下保证车辆编队的弦稳定性。本文提出一种面向异构智能网联汽车编队的延迟补偿控制方法，在无须获取他车系统动力学参数及控制输入前提下，利用他车加速度信息即可实现车辆编队纵向跟踪控制；此外，提出一种基于Smith预测器的延迟补偿控制架构，分别消除和降低了执行器响应延迟和通讯延迟对车辆编队弦稳定性的影响。典型工况仿真结果表明，相较常见车辆编队控制方法，本文提出的异构车辆编队延迟补偿控制器的跟车误差降低了80.7%，有效减小了最小车头时距和跟车间距。     

车-车协同下无人驾驶车辆的换道汇入控制方法

多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一,可有效降低道路交通控制管理的复杂程度,减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构,提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略,系统分析了多车协同运行状态的稳定条件。在综合分析无人驾驶车辆换道汇入的协作准则、安全性评估后,基于高阶多项式方法,结合车辆运行特性,通过引入乘坐舒适性的指标函数,设计得到无人驾驶车辆换道汇入的有效运动轨迹。通过研究汇入车辆与车队中汇入点前、后各车辆的运动关系,详细分析车辆发生碰撞的类型和影响因素,给出避免碰撞的条件准则,从而确保无人驾驶车辆汇入过程中多车行驶的安全性和稳定性。基于车辆运动学建立车辆位置误差模型,结合系统大范围渐进稳定的条件,选取线速度和角速度作为输入,应用李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping非线性控制算法,设计了无人驾驶车辆换道汇入后的路径跟踪控制器。仿真试验和实车试验结果表明：所设计的换道汇入路径是可行、安全的,控制器具有良好的跟踪效果,纵向和横向的距离误差在15 cm以内,方向偏差的相对误差在10%以内。研究结果为智能车路系统中的多车状态变迁与协同驾驶研究提供了参考,可服务于未来道路交通安全设计和评价。     

汽车主动悬架与ESP系统协同控制仿真

以八自由度整车模型为研究对象,建立单独的汽车主动悬架模型和电子稳定程序（ESP）系统模型,主动悬架系统采用最优控制,ESP系统采用模糊控制,设计协同控制器,对汽车主动悬架系统和 ESP系统进行安全稳定性协调控制;在阶跃工况下,对协调控制系统模型和单个子系统模型利用 MATLAB/Simulink软件进行仿真,结果表明,协同控制的效果优于单独控制,车辆行驶稳定性和主动安全性得到较好控制,提高了车辆乘坐舒适性。     

基于模拟驾驶员多目标决策的汽车自适应巡航控制算法

汽车自适应巡航控制系统根据本车与前车之间的相对距离和相对速度,综合考虑车间行驶安全性、本车纵向动力学特性和驾乘人员的舒适性等多个相互关联且存在一定矛盾的性能指标,实现本车与前车安全车间距的保持控制。针对这一多目标协调控制问题,本文在动态输出反馈控制框架下,模拟真实驾驶员对车间距控制的行为特性,利用汽车行驶状态和控制变量建立了安全性、轻便性、舒适性和工效性指标,进而基于不变集和二次有界性理论提出了以上多性能指标的动态协调控制机制,建立了一套自适应巡航控制系统的车间距控制算法。最终通过跟随、驶离和切入3种典型工况的仿真,验证了算法对安全车间距保持和协调多性能指标的可行性和有效性。     

车辆联网巡航控制研究

本文中的联网巡航控制系统是在传统自适应巡航控制系统的基础上增加车间通信设备来获取周边车辆信息,以提高道路通行效率和安全性。针对线控纯电动汽车,开发了联网巡航分层式控制策略。在上层控制中采用了加速度前馈加误差反馈的控制算法;在下层控制中基于试验数据设计了加速和制动的查询表以及加速/制动的切换规则。从频域和时域两方面分析了不同车间时距对队列行驶稳定性的影响。实车试验结果表明:与传统的自适应巡航控制相比,所设计的联网巡航控制系统可实现更快速而准确的控制响应,而能保证队列行驶稳定性的车间时距更短。     

基于DMPC的智能汽车协同式自适应巡航控制

本文中针对单向通信拓扑的非线性车辆队列协同式自适应巡航(CACC)控制问题,提出一种保证队列稳定且满足队列各车跟随性、安全性和乘员舒适性的分布式模型预测控制(DMPC)策略。首先建立了车辆队列的动力学模型和通信拓扑结构模型,并基于队列系统的多项优化性能设计代价函数和系统约束,使队列中每一辆跟随车基于其接收到的有限信息求解一个开环局部最优问题,计算出当前时刻的最优控制量作为输入并不断重复这个过程,达到滚动优化的目的,实现车辆队列的协同式自适应巡航控制。其次通过CACC系统局部代价函数之和构建Lyapunov候选函数,证明了车辆队列系统渐进稳定性的充分条件。最后通过CarSim和Simulink联合仿真,分析了算法在理想状态下对不同形式单向通信拓扑车辆队列的控制性能;通过实车试验,验证了算法在实车条件下感知层存在抖动、底层控制存在延迟和误差时的控制性能。仿真和实车试验的结果表明,本文提出的控制策略能使队列车辆实现各项优化性能,同时对外部干扰有较好的鲁棒性。     

基于数据驱动的人机混驾多车协同控制算法

针对多车协同控制系统中，传统控制算法需要准确获取系统中与驾驶员驾驶行为相关的参数以及与车辆系统动力学相关参数等问题，提出基于数据驱动的自适应动态规划控制算法。以有人与无人驾驶车辆混行的多车协同控制系统为研究对象，通过分析系统的横纵向控制模型，推导出系统状态方程，采用递推数值方法在线逼近最优解，并通过对最优反馈控制矩阵进行优化求解，得到最优控制输入。该算法简化了系统的控制输入参数，仅仅利用V2X通信获得的车辆的前轮转角以及车辆期望的纵向加速度作为控制输入，即可实现无人驾驶车辆的优化控制。基于Carsim和Simulink进行联合仿真测试验证，结果表明，该算法控制参数简单、收敛速度快、控制精度高、适应性强，能够控制无人驾驶车辆在多车系统中保持期望的车速并且与前车保持期望的车间距，同时在任意曲率道路上行驶时与车道中心线之间的横向误差趋于0。      

车路协同车辆编队系统研究

车辆编队是通过网络技术，使车辆彼此之间紧跟在一起行驶。设计了基于信息物理系统(cyber-physical system CPS)理论的货车编队系统的框架，利用路侧摄像头、毫米波雷达等路侧智能设备、车载OBU智能终端获取道路及车辆信息进行多源信息融合，并通过V2X通信技术进行数据传输，从而实现车、路、云协同工作。     

基于顶层设计的转向与悬架系统协同控制的研究

针对汽车复杂工况行驶对操纵稳定性及平顺性的综合要求,提出了一种基于顶层设计的转向与悬架底盘子系统协同控制策略。首先在底盘系统的顶层框架设计与协同机制研究基础上,建立了综合性能控制分配模型,设计了启发式协商算法;接着以某车多体动力学模型为例进行了脉冲路面上角阶跃转向输入复合工况的SIMPACK/Matlab联合仿真,最后进行整车道路试验。仿真和试验结果表明,基于顶层设计的协同控制策略是可行、有效的,综合改善了车辆行驶平顺性和操纵稳定性。     

智能网联混合动力车辆速度规划的多目标协同控制研究

考虑车辆的行驶安全性、机动性、能耗经济性、舒适性和电池老化等多重目标,以弯道场景为例对智能网联混合动力客车的速度进行实时规划。首先,以车辆速度和动力电池SOC作为状态变量,加速度和发动机-发电机组输出功率作为控制变量,以混合动力客车的能量消耗成本、电池老化成本、机动性成本和舒适性成本的加权和最小化为目标函数。其次,以弯道行驶安全性、动力系统和电池系统的物理特性等为约束,实施基于模型预测的多目标协同控制,并应用动态规划算法求解滚动空间域内的多目标优化问题,从而实现实时的速度规划和能量分配。同时,分析机动性和舒适性赋予不同权重对性能的影响。结果表明:(1)考虑电池老化的控制策略可以在不影响车辆动力性和机动性的情况下,使电池老化成本降低25.8%,综合成本降低2.3%;(2)提高机动性成本的权重因子能够缩短行驶时间,但会引起综合成本的增加;(3)提高舒适性权重因子可以减少速度波动,同时降低综合成本。     

车辆主动安全性法规及测试方法研究进展

近年来随着汽车保有量增加,道路交通安全问题已逐渐成为世界性的难题。许多国家通过立法对汽车行驶安全性提出越来越严格的要求,并强制安装一些底盘稳定性电子控制装置。论文基于车辆制动性能和操纵稳定性能对国内外车辆行驶安全性法规确定的试验方法和评价指标研究进展进行了对比综述,对于进一步完善和实现汽车性能测试、提高我国车辆底盘控制系统自主开发能力、健全国内车辆主动安全性法规等具有一定的积极意义。     

车轮平衡度的检测

车轮的平衡度对汽车转向和行驶的性能至关重要。如果车轮不平衡，则在其高速旋转时，不平衡的质量将引起车轮上、下跳动和横向振摆，不仅影响汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性和操纵稳定性，而且车辆难以控制，也影响了汽车行驶的安全性。     

不可靠通信的云控场景下网联车辆控制器的设计

鉴于不可靠的网络通信给车辆网联控制带来的隐患,本文研究了考虑时延、丢包等因素的网联车辆控制器设计方法。首先基于马尔可夫跳变线性系统,建立包含随机丢包和时延事件的网络控制系统模型,提出了马尔可夫跳变线性系统稳定的线性矩阵不等式条件,给出了随机丢包的量化控制器设计方法。在此基础上,通过对系统方程矩阵的增广,提出了离散时延的跳变控制器设计方法。最后,分别对网联车辆横向与纵向控制两个典型云控场景进行仿真。结果表明,用本文提出的方法,在时延或丢包概率分布已知的条件下所设计的网联车辆控制系统量化控制器,能保证在不可靠通信情况下系统的稳定性和安全性。     

双模耦合驱动智能电动汽车对开坡道行驶稳定性控制

分布式驱动智能电动汽车可以通过独立分配各轮驱动力矩来保证在对开坡道行驶时的通过性,但对各轮力矩输出具有很高要求且难以保证车辆侧向稳定性。为解决上述问题,基于所发明的具备集中式和分布式耦合驱动功能的双模耦合驱动系统,提出了协同耦合式驱动防滑和主动转向的对开坡道行驶稳定性控制方法。首先,建立了整车模型,分析了在对开坡道上采用双模耦合驱动提升车辆通过性的动力学机理;其次,设计了基于耦合式驱动防滑与主动转向协同的行驶稳定性控制系统,包括可以实现最优滑转率控制的上层驱动防滑控制器、用于减少控制超调量并抵消差动驱动附加转向的主动转向前馈控制器以及为解决车速干扰的基于T-S模糊化模型预测控制的主动转向反馈控制器;最后,开展了对开坡道行驶稳定性控制效果离线仿真和实车试验验证。研究结果表明：在10%的对开坡道上,耦合式驱动比分布式驱动的爬坡能力提升了41.32%;对比无前馈协同控制,所提出的协同控制方法可将侧向位移误差量减少68%,调整时间缩短10.81%。所提出的控制方法不仅能极大提升整车对开坡道的动力性和通过性,还可以很好地保证其方向稳定性。     

稳定性分析在车辆改装设计中的应用

为保证改装车辆的行驶稳定性及安全性,在总体方案设计阶段需校核上装设备的轴荷分配及质心位置是否合理,进而对整车行驶稳定性分析计算。文章以某应急指挥通信车为研究对象,对其行驶稳定性进行分析,并通过试验验证车辆改装的可行性。     

基于生态驾驶的自动驾驶汽车交叉路口控制策略研究

为了进一步提高自动驾驶汽车在交叉路口行驶时的燃油经济性,基于模型预测控制（MPC）理论,量化分析了车辆安全性、经济性、舒适性等多性能指标函数及约束,并设计了以经济性为主的交叉路口自动驾驶汽车生态驾驶控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略能够保证良好的安全性和舒适性,与LQR控制器相比,在有前车影响和无前车影响工况下的百公里油耗分别降低15.83%和34.98%。     

公路列车的体系框架与关键技术

环保、安全是交通运输领域备受关注的两大重要问题,智能交通系统(ITS)是解决这两大问题的一种有效方法。公路列车(Road Train)系统作为车用自组织网络(VANETs)在ITS领域的一个特殊应用,通过车车协同,整个公路列车队中,除头车由驾驶员驾驶,其他车辆都受头车发送的控制数据控制其自动驾驶。该系统集成了微电子技术、网络通信技术、多传感器集成技术以及车辆自动控制技术,旨在提高交通运输的安全性以及减少其所带来的环境污染,同时增加驾驶舒适性,其核心思想是通过车车通信的方式实现车辆之间的列队协同列队行驶。首先介绍了公路列车系统的概念,分析了公路列车系统的优点,提出了公路列车系统的体系框架结构,深入讨论了公路列车系统中所包含的关键技术,最后对公路列车系统进行了总结。     

城市郊区道路跟车条件下智能网联汽车速度规划

随着智能网联汽车技术的快速发展，跟车行驶控制能够有效实现车辆智能跟随及快速高效队列行驶。针对城市郊区道路条件下的智能网联汽车速度规划问题，以提高车辆的燃油经济性、舒适性及安全性为目的，基于跟车速度限幅和车辆动力系统信息，设计了基于初值优化的序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming, SQP),实时求解获取车辆跟车过程中的最优速度轨迹。首先，在车联网环境下，基于车车(Vehicle to Vehicle, V2V)通信及车辆与交通设施(Vehicle to Infrastructure, V2I)通信技术实时获取前方车辆的速度、加速度及位置等行驶信息并实时采集道路交通信息；然后，为减少车辆动态能耗损失和减小所需牵引力，并在规定的时间段内完成相应的行驶路程，利用采集到的前车行驶信息，采用基于初值优化的SQP算法对最优目标车速进行求解；此外，基于周边动态的道路交通场景，考虑边界约束条件，采用滚动时域的方法实现目标车辆速度在每个采样时刻的在线滚动优化，保证目标车辆节能安全地跟车行驶；最后，通过仿真验证了该算法的有效性和实时性。研究结果表明：基于初值优化...     

车辆SAS与EPS集成控制研究现状

悬架与转向是汽车底盘系统中影响车身姿态和行驶安全性的两大关键结构。对悬架系统进行控制,可以改善汽车行驶平顺性和乘坐舒适性;对转向系统进行控制,可以提高汽车的转向轻便性和操纵稳定性。通过了解目前车辆悬架与电动助力转向系统集成控制研究成果,有助于对未来集成控制的发展趋势进行展望。