驾驶员辅助系统中自适应加速度跟随控制器的设计

为满足驾驶员辅助系统在实车嵌入式控制中对加速度跟随控制的要求,设计了自适应加速度控制器。由动力学分析验证了车辆在一定节气门开度或制动压力下可以达到特定的稳态加速度,并由此通过离线计算得到了标称工况下加速度控制的节气门开度与制动压力查询表。设计了加速度自适应调整机构,以使实际车辆在自身和环境参数发生变化时仍可利用标称工况查询表完成对加速度的跟随控制。仿真和实车试验表明,自适应加速度跟随控制器运算控制过程简单,可有效完成在实车嵌入式控制中实际加速度对期望值的跟随控制,同时对车辆和环境参数变化有一定的自适应能力。     

基于遗传算法的智能驾驶车辆纵向PID控制研究

针对智能驾驶车辆纵向速度跟随问题,为提高智能驾驶车辆在速度变化时的跟踪控制精度,设计了一种分层控制策略。上层控制器设计了一种基于遗传算法的PID控制器,在期望车速为恒速或变速的情况下得到最优的加速度,下层控制通过对加速踏板和制动踏板的标定,得到不同速度和加速度下节气门的开度和制动压力。建立CarSim/Simulink联合仿真模型,完成不同速度工况下的仿真验证,验证结果表明所设计的控制器有效地提高了速度跟踪精度。     

基于模糊理论的汽车智能巡航控制策略与仿真

基于模糊控制和模型匹配理论,应用分层式汽车智能巡航控制策略,实现节气门和制动踏板的协调控制。模糊上位控制器以实际距离与理想距离差和前方车辆与巡航车速度差作为输入,结合设计的模糊规则,获得巡航车期望加速度。考虑车辆系统干扰和响应延时性影响,构建了模型匹配下位控制器以确保巡航车期望加速度的实际输出。利用Simulink对控制功能实施了仿真验证,结果表明,该控制策略可有效实现智能跟随和定速巡航功能,提高行驶安全性。     

车辆自适应巡航控制系统的建模与分层控制

为改善车辆自适应巡航控制(ACC)系统的功能,本文中研究一种ACC系统建模和分层控制方法。首先建立考虑纵向、侧向和垂向耦合特性的14自由度整车模型,并根据电子节气门和制动器的实际物理特性建立能准确跟踪期望输入的执行器模型。接着建立包含驱动/制动切换逻辑、发动机逆模型和制动器逆模型的车辆逆动力学模型。最后针对ACC系统的功能需求,应用模型匹配控制理论设计能适应不同工况的鲁棒下层控制器,而上层控制器则通过线性二次最优控制理论获得综合考虑车距、相对速度和自车加速度的期望跟车加速度。仿真结果表明,该ACC系统能使车辆在加速行驶、稳态跟车和制动减速等行驶工况下保持良好的跟踪性和自适应性。     

基于非线性模型的发动机非稳态工况控制

针对发动机非稳态工况,建立了非线性模型.设计了滑模控制器和PID控制器分别对节气门开度和点火时刻进行自适应调节.对发动机怠速工况进行仿真的结果表明,发动机转速波动幅值低于6 r/min,表明所建的非线性模型适合于发动机非稳态工况控制.     

混合动力汽车汽油机电子节气门模糊智能PID控制

应用英飞凌新一代车用嵌入式控制芯片XC164,开发了基于模糊智能积分PID复合控制算法的混合动力汽车汽油机电子节气门控制系统,为混合动力汽车主控制器和发动机控制之间提供了控制接口。通过对混合动力轿车进行的实际行驶中频繁急加速、急减速过程中电子节气门目标开度和实际控制开度的对比试验,验证了电子节气门控制响应速度快、稳态误差小及控制系统软硬件设计满足混合动力总成对发动机控制的要求。     

轿车起步颤振现象实验测试与时频域分析

汽车起步颤振是指汽车在一定的挡位、节气门开度和道路负载下起步时,出现的传动系剧烈的扭转振动现象。本文考虑了挡位、节气门开度和路面坡度等因素,选取一挡小油门起步工况进行了实车道路实验,对测得的某位置振动加速度信号进行了时域和频域上的分析,确定该工况下引起该轿车起步颤振现象的特征频率。     

汽车ASR系统控制算法及其硬件在环仿真研究

研究了以节气门开度调节为主、制动干预为辅的汽车ASR控制算法.以常用节气门开度调节算法为基础,提出了自适应PID控制算法.制动干预采用传统的逻辑门限值法.为保证车辆加速的方向稳定性,研究了制动干预时的横摆力矩估算法,并根据横摆力矩限制制动压力来防止车辆的横摆运动.基于上述算法编写了程序代码写入自行开发的ECU,采用dSPACE硬件在环仿真系统进行验证.仿真结果表明控制算法行之有效.     

四轮独立驱动电动车自适应巡航滑模控制

为实现四轮独立驱动电动汽车的自适应巡航功能,采用基于趋近律的滑模控制理论设计了自适应巡航控制系统。上位控制器以实际车距与期望车距的偏差作为输入,采用滑模控制律获得主车期望加速度,然后将期望加速度作为下位控制器的输入,计算出电机期望转矩,用于实现自适应巡航控制。在CarSim中建立电动汽车整车模型,并与Simulink进行联合仿真。仿真结果表明,在前车匀速、加速、减速等直线行驶工况以及曲率较大的弯道行驶工况下,提出的自适应巡航控制方法均能够使主车具有良好的跟踪能力。     

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。     

基于拥堵工况辨识的车辆自动变速器换挡控制

针对拥堵工况下车辆自动变速器频繁换挡的问题,选取车辆平均车速、平均节气门开度和采样时间内制动踏板作动次数为评价因子,建立T-S模糊神经网络进行拥堵工况辨识,提出基于拥堵工况辨识的车辆自动变速器分层修正控制策略;将车辆自动变速控制分为上层辨识决策层与下层换挡执行层,上层采用T-S模糊神经网络进行拥堵工况辨识与换挡修正决策;下层接收上层修正控制指令执行换挡修正。仿真与实车试验结果表明:采用TS模糊神经网络可准确识别拥堵工况,基于拥堵工况辨识的车辆自动变速分层修正控制策略可有效避免拥堵工况时频繁换挡,减少换挡执行部件和制动系统的磨损。     

车辆转弯制动横向轨迹控制驾驶员模型研究

为了较为真实地反映车辆转弯制动工况,建立了含Pacejka"魔术公式"非线性联合工况轮胎模型的4轮8自由度车辆系统模型,并基于预瞄跟随理论、加速度反馈控制和模糊PID控制技术建立了车辆转弯制动横向轨迹控制驾驶员模型。针对不同初始速度和制动强度,利用MATLAB/Simulink进行了横向轨迹控制仿真分析。分析结果表明,驾驶员控制模型能很好地跟踪横向轨迹,模型的可行性和有效性得到验证,同时不同仿真条件下结果的一致性也说明该控制方法具有较强的自适应能力和鲁棒性,为进一步研究复杂工况下的驾驶员模型及横向轨迹控制提供了一条可行的途径。     

走-停巡航系统分层控制器设计

结合驾驶统计模型，设计了走一停自适应巡航系统的纵向车间距离控制器。上位控制器的设计与车辆模型无关。在建立目标性能函数的基础上得到控制律；而下位控制器则将油门和制动控制独立设计，依据一定的切换逻辑使它们分别作用于车辆。在制动控制的设计中引入了改进型史密斯预估器。在多种工况下的仿真试验中表明控制器性能良好。     

基于神经网络控制的半主动空气悬架仿真研究

以某空气悬架大客车1/4车辆模型为仿真对象,设计了模型参考神经网络自适应控制器,并以正弦和随机输入为路面激励,以簧载质量垂直方向振动加速度值为控制量,对模型进行了计算机仿真,从簧载质量加速度时间历程可以看出神经网络控制器对工况和结构参数的变化具有较好的自适应能力.     

基于并线行为识别的自适应巡航控制方法

本文中针对自适应巡航控制系统受旁车并线影响产生的制动干预时机不确定性问题,提出了一种采用旁道车辆并线行为进行优化的自适应巡航控制策略,以获得制动干预的最佳时机。首先,建立了以历史行驶数据和周围环境为输入、基于长短时记忆网络的驾驶行为识别模型,实现对旁道车辆驾驶行为类别的有效识别。当识别出并线行为后,根据并线车辆运动状态对自适应巡航系统进行加速度控制,建立系统的预测控制模型,确定跟随性、舒适性和油耗这3项性能指标与约束条件,并引入理想点法对期望加速度进行求解,有效避免了人为选择权重因素的干扰。然后,将最优控制序列的第一个元素作用于系统,再重新评估系统状态信息以实现滚动优化。最后,建立MATLAB/Simulink仿真模型,进行定速巡航、跟车行驶和并线工况的对比仿真,并通过实车试验进行验证。结果表明:所提算法能更快响应旁车并线时跟车目标的变化,有效降低速度波动,避免了绝大部分的车辆紧急制动,同时,考虑并线驾驶特性的控制模型能有效提高乘车舒适性,降低安全风险。     

汽车侧向加速度软测量方法研究

针对实车侧向加速度难以测量的问题,以车辆2自由度动力学模型为基础,构建了基于自适应卡尔曼滤波器的侧向加速度软测量方法.通过仿真试验表明,软测量得到的侧向加速度与车辆的实际侧向加速度基本一致,该软测量方法能够在车辆行驶的全工况(涵盖线性区和非线性区)下对侧向加速度进行准确估计.     

基于目标速度的汽车ACC系统油门控制策略研究

ACC系统能够根据雷达等传感器检测到的前方车辆行驶信息,并自动控制本车的油门开度和制动强度,实现自适应巡航行驶,通过对车辆行驶纵向阻力特性的分析,针对目前广泛使用的基于目标加速度的油门开度控制策略受车辆装载质量影响较大的情况,利用功率平衡原理,提出了1种基于目标车速的油门开度控制策略,并利用PreScan软件对基于目标车速的油门开度控制策略进行了仿真实验,仿真结果表明了该控制策略有效的避免了整车装载质量变化对控制目标的影响。     

网联车辆协同编队控制系统研究

为改善车辆编队行驶的稳定性、安全性和舒适性,本文中基于车车通信构建了多车协同编队控制系统。该系统采用了基于非线性车距控制的驾驶行为决策模型,并充分考虑了实际通信延时对系统的影响。针对车辆编队控制的稳定性,分析了各控制器参数的约束边界及其变化对系统稳定性的综合影响。最后搭建Matlab/Simulink模型,并进行仿真,以验证头车持续扰动、紧急制动和非零初始状态3种典型工况下多车协同控制的有效性与合理性。结果表明,本文设计的车辆编队控制系统可实现车辆编队的稳定性控制,保障行驶安全性,同时避免车辆频繁加速、制动的现象,在一定程度上提高了行驶舒适性。     

考虑道路因素的智能车辆纵向运动决策与控制研究

针对智能车辆纵向运动时的交通道路适应性问题,考虑路面附着系数和前车运动速度等因素,研究了智能车辆纵向运动决策与控制方法。论文研究了基于车头时距的纵向运动决策方法并建立不同驾驶行为的目标车速模型,运用变论域模糊推理算法设计了目标加速度模型。基于纵向动力学模型,运用自适应反演滑模控制算法建立了驱动控制器和制动控制器。对高附着系数路面和低附着系数路面的行驶工况进行仿真试验验证,结果表明,在不同的附着系数路面和前车变速行驶条件下,智能车辆能实时、合理地决策目标车速、目标加速度,实现安全、高效、稳定的跟驰。     

主动避撞系统的节气门开度仿真分析

针对汽车避撞控制系统的节气门开度进行仿真分析,建立了节气门开度计算模型。首先在CarSim中输入汽车参数,建立整车模型;然后利用汽车动力学关系建立期望加速度与发动机转矩之间的关系,利用节气门开度和发动机转速、扭矩之间的关系反算节气门开度值,建立二维表格模块,利用Simulink完成节气门开度的计算框图;最后在特定工况下进行仿真分析,结果表明建立的节气门开度模型可实现汽车的主动避撞。