驾驶模拟器在自动驾驶系统中的应用研究

自动驾驶车辆在实际道路上行驶之前的测试阶段是一个至关重要的环节。一个低成本、高效率以及高精度测量的自动驾驶车辆的测试方式,对于自动驾驶车辆的开发具有重要意义。将驾驶模拟器运用到研究自动驾驶车辆测试已是近年来的一个研究热点。基于虚拟驾驶场景的自动驾驶车辆的检测,通过组合虚拟驾驶场景的背景车辆、行人、交通灯、建筑、指示标牌等元素,研究将驾驶模拟器与虚拟驾驶场景的联合应用来测试自动驾驶车辆。设计了典型的交通场景,通过自动驾驶车辆和背景车辆的实时交互,研究自动驾驶车辆的各项性能指标。研究结果表明:该驾驶模拟器可以高度拟合人类驾驶体验,驾驶员通过驾驶模拟器控制背景车辆能够很好的模拟现实中的驾驶行为,对自动驾驶车辆的仿真测试起到了促进作用。     

基于分段最优控制的港口自动驾驶液压转向控制算法研究

为提高港口场景自动驾驶车辆横向控制准确性，基于液压转向系统电磁阀的响应特性，提出了具有分段最优控制的转角闭环控制算法，实现了车辆单轴、双轴、蟹行转向功能，通过实车验证对设计的控制算法进行了功能和性能验证。结果表明，所提出的控制算法能够实现对液压转向系统转角信号快速、稳定跟踪，能够支撑港口自动驾驶车辆横向控制功能。     

考虑前车安全速度效应的自动驾驶车辆异质交通流特性分析

随着自动驾驶技术的发展,自动驾驶车辆获取的信息更加完善。为研究考虑前车安全速度效应条件下自动驾驶车辆对高速公路交通流的影响,以双车道元胞自动机模型为基础,建立考虑前车安全速度效应的跟驰规则和换道模型。利用MATLAB数值模拟高速公路异质交通流,分析考虑前车安全速度效应的自动驾驶车辆对道路交通流的影响,并分析车辆的拥堵情况和换道情况。研究表明,考虑前车安全速度效应的自动驾驶车辆可以显著提升道路通行能力,全自动驾驶车辆可达全人工驾驶车辆交通流的近似2倍;考虑前车安全速度效应的自动驾驶车辆的增加可以降低道路拥挤程度,全自动驾驶车辆比全人工驾驶车辆发生拥堵的临界密度提高了20 veh/km;自动驾驶车辆渗透率的增加会增加相应的换道次数,全自动驾驶车辆情况下,自动驾驶车辆基本不发生换道行为,同时智能网联车辆可以减小暴露碰撞安全性风险。     

自动驾驶条件下城市道路机动车道宽度设计的思考

自动驾驶汽车的技术模式有别于传统汽车,对道路设计的要求也发生了变化。为深入研究自动驾驶条件下城市道路的机动车道宽度,从车辆外廓尺寸、车辆速度、车辆技术性能等角度,对传统车辆和自动驾驶车辆进行对比分析,判断适应自动驾驶车辆的城市道路机动车道宽度设计标准。研究表明,自动驾驶车辆的车距精确控制与车队化运行模式可提高道路通行能力,节约空间,提升慢行舒适性。城市干路条件下,自动驾驶车辆的横向摆动大幅缩小,2.85～3.05 m的机动车道宽度即可满足自动驾驶车辆的行驶需求。研究成果可为城市道路规划设计提供参考。     

混驾环境下基于主从博弈的多车协同决策规划

在自动驾驶车辆与人工驾驶车辆混行的复杂交通环境中,如何减小驾驶行为截然不同的2类车辆间的复杂相互作用对于车辆行驶安全性、乘坐舒适性和交通通行效率的影响,是当前自动驾驶决策与控制领域亟待解决的关键问题。提出了一个人机混驾环境下人工驾驶车辆与自动驾驶车辆之间的非合作博弈交互框架。首先,综合考虑车辆加速度线性递减的驾驶人纵向操纵特性、差异化配合程度和不同的延迟响应特性,建立人工驾驶车辆的纵向博弈策略。其次,考虑自动驾驶车辆与周围车辆的安全性约束,以及自动驾驶车辆在换道过程中的舒适性和通行效率目标,设计了自动驾驶车辆的纵向博弈策略。然后,基于主从博弈理论对不同混驾环境下人工驾驶车辆与自动驾驶车辆的博弈交互问题进行求解,得到最优的换道间隙和自动驾驶车辆的纵向速度轨迹,并采用模型预测控制方法规划出自动驾驶车辆的横向安全换道轨迹。最后,根据人工驾驶车辆不同配合度和延迟响应时间的差异,设计了多组人机混驾试验工况进行验证。试验结果表明：自动驾驶车辆能够快速准确识别人工驾驶车辆的配合度,选择出最优的目标换道间隙,并与间隙周围的自动驾驶车辆协作来汇入目标间隙。在换道过程中,自动驾驶车辆始终与周围车辆保持安全...     

减速频次催生换道意图下自动驾驶车辆自适应换道模型

科学、合理、拟人化的换道控制是实现自动驾驶车辆安全高效行驶的重要保障,已有研究主要考虑相邻车道速度差、换道间隙等要素对车辆换道控制的影响,并未考虑车辆频繁加减速导致乘车体验差而催生换道意图这一重要现象。针对该问题,设计以抗干扰能力为基础的自动驾驶车辆自适应换道调控方法,其调控过程主要包括：采用智能驾驶人模型控制自动驾驶车辆纵向驾驶行为,以减速频次为指标度量自动驾驶车辆的抗干扰能力,并将抗干扰能力引入到自动驾驶车辆换道决策过程中,模拟自动驾驶车辆因频繁加减速导致乘车体验差而产生换道意图的现象,在此基础上,提出车辆换道控制模型。然后,以智慧高速为背景,利用Netlogo构建多种自动驾驶车辆运行场景,测试所构建的自适应换道调控方法。研究结果表明：智能驾驶人模型的选用能够合理体现自动驾驶车辆换道行为对交通流的运行影响;相比于低密度车流（≤30 veh）,在中高密度车流情况下（≥40 veh）,自动驾驶车辆维持原有车道运行的能力较弱、换道频率较高,且过高[80次·（5 min）^-1]或过低[10次·（5 min）^-1]的抗干扰能力临界值会导致自动驾驶车辆运行速度降低至10 km·h^-1,因此可以根据不同车流密度条件对自动驾驶车辆的最大抗干扰能力进行设置和调整,从而保证自动驾驶车辆的运行效率,这也从侧面证明了所提自适应换道调控方法的科学性与合理性。研究结果对于提高自动驾驶车辆换道控制的合理自主性具有重要意义,该结果进一步完善了自动驾驶车辆换道模型库,能够为自动驾驶自适应换道调控提供理论和技术支撑。     

自动驾驶车辆纵向速度控制策略及仿真

针对自动驾驶车辆纵向速度的跟踪控制问题,提出了基于模型预测控制和微分先行比例-积分-微分（PID）的双层闭环控制策略：基于模型预测控制原理设计速度上层控制策略,采用层次分析法确定目标函数中的权重系数,计算出适应行驶条件的期望加速度;通过车辆逆纵向动力学模型计算对应的驱动力和制动力,控制车辆速度,采用微分先行 PID 进行反馈调节。结果表明：在该策略下车辆加速或减速行驶时,车辆具有较好的跟踪控制性能。     

重型车辆自动驾驶气制动自适应控制研究

重型车辆气制动自适应控制是一项重要的自动驾驶纵向速度控制功能,在应用中至关重要,例如上下坡匀速行驶、精准停车、不同载重的车速控制等.由于典型气动制动系统是固有的非线性特性,存在很大的不确定性,且重型汽车的纵向刹车控制受负载、路况、车况的影响较大,传统的PID控制器无法满足不同工况下重型车辆自动驾驶车速稳定控制要求.本文...     

基于双向多车跟随式拓扑的混合车辆队列稳定性研究

车辆队列控制在提高驾驶安全性、提升交通流量、改善燃油经济性方面具有巨大潜力.现有车辆队列控制研究多针对完全由网联自动驾驶车辆组成的队列,难以应用于实际混合交通环境,而现有混合队列控制研究通常仅考虑网联自动驾驶车辆跟驰控制目标,而忽略了其对后方交通流与队列稳定性的影响.为此,研究了混合人工驾驶车辆与网联自动驾驶车辆的队列...     

轨迹数据驱动的自动驾驶公交运行评价方法

基于自动驾驶公交车车载传感器采集的车辆位置、速度、加速度等轨迹数据,建立多变量长短期记忆神经网络二分类器模型组,将轨迹数据识别转换为车辆运行稳定性、高效性、安全性指标,以追踪车辆运行状态;在开放交通流道路中,采集自动驾驶公交车的行驶轨迹数据进行模型训练和测试,结果表明该方法能有效识别超速、急加减速、进出站等事件,命中率、召回率、准确率高于0.8,识别准确度较好;分别采集自动驾驶模式与人工驾驶模式样本,应用轨迹检测评价方法进行运行质量评价对比,发现自动驾驶公交具有更高的控制稳定性、安全性,人工驾驶模式具有更高的效率。     

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...     

基于光电导航无人驾驶电动汽车自动寻迹控制系统研究

在轮毂电机驱动电动汽车技术的基础上,采用光电传感器自动辨识行驶路径,利用车辆行驶预瞄理论,开发了无人驾驶汽车自动寻迹行驶控制系统.试验表明,该系统稳定性好、控制精度高和响应速度快.     

机电控制CVT电控电动执行机构参数设计方法（双语出版）

为了使机电控制无级变速器（CVT）能够可靠地传递转矩，快速地调节速比，结合某车型的结构性能参数，对机电控制CVT电控电动执行机构的设计方法进行研究。首先，对机电控制CVT电控电动执行机构的结构和工作原理进行分析，说明电控电动执行机构对CVT速比和从动带轮夹紧力的调节方法，从运动学和动力学的角度研究从金属带式无级变速器的传动机理，获得速比与主动带轮可动盘位移的关系以及保证主、从动带轮可靠传递转矩所需要的夹紧力；然后，根据整车的结构性能参数，明确汽车对机电控制CVT的功能需求和性能要求，以电控电动执行机构中直流电动机的负载转矩最小为目标，设计确定各碟形弹簧的参数和组合形式，在此基础上确定电控电动执行机构中电动机械传动系统的结构性能参数；最后，为验证所设计电控电动执行机构参数的正确性，利用所建立的机电控制CVT传动系统模型在ECE工况下对电控电动执行机构的性能进行仿真分析。结果表明：相对传统CVT液压执行机构，在ECE工况下机电控制CVT电控电动执行机构消耗的能量减少52.2%，同时设计的电控电动执行机构在ECE工况下能够实现实际夹紧力和速比对目标值的良好跟随。     

纯电动客车用BLDCM双闭环控制系统建模与仿真

为了给电动汽车的研发提供参考,针对某型城市公交中巴客车改装的纯电动汽车,设计了无刷直流电机（BLDCM）的车速-电流双闭环控制系统,在MATLAB环境下搭建了该系统的动态仿真模型,并从空载（负载）运行、换挡运行、循环工况运行3个方面进行了仿真试验。研究结果表明：相比于传统的仅针对电机的驱动控制系统,该系统直接以车速为控制对象,可以将整车控制与电机控制有机结合起来;测速装置从电机转移到车轮上,利于降低BLDCM的设计复杂度和制造成本;该系统的电机调速控制效果与传统的电机驱动控制系统相当,并可有效控制汽车换挡带来的车速突变、迅速响应频繁变化的车速需求,能够满足多挡位纯电动客车的城市道路行驶要求。     

轻度混合动力节能离合器控制策略研究及仿真分析

在传统ISG型混合动力系统的发动机和电机之间增加一个自动离合器,将其定义为节能离合器。针对该ISG型混合动力系统中节能离合器接合问题,进行了节能离合器控制策略研究,并对离合器接合过程进行了动力学分析,建立了离合器控制仿真模型。分析了离合器接合量和接合速度随离合器主、从动盘转速变化的关系。     

基于CAN总线的AMT控制器研究

以某混合动力电动大客车应用为例,设计开发了基于CAN总线的AMT控制系统。开发了基于H桥电路执行机构的电动机驱动电路和基于PID的控制程序。仿真及试验表明,该控制系统具有良好的稳定性和实用性,为混合动力电动汽车的多能源动力总成实现自动能量分配提供了可能。     

AMT车辆爬行工况离合器控制策略与试验

开发了以直流无刷电机驱动的AMT车辆电控操纵系统。根据电机驱动式自动离合器的特点，制定了车辆爬行时离合器的控制策划，并采用PD控制算法实现了离合器的慢接合控制，使车辆的爬行速度可以适应驾驶员的意图、行驶环境以及负载的变化，经试验取得了满意的控制效果。     

纯电动汽车驱动系统设计理论与应用

以电动汽车为代表的代用燃料汽车是人类解决大气污染和能源短缺危机的主要途径。文章以汽车行驶动力学为理论依据,与企业生产实际相结合,在满足国家标准对纯电动汽车动力性能要求的前提下,对驱动电机、减速器及动力电池等重要零部件的参数进行选择匹配设计;同时也根据纯电动汽车驱动系统各主要零部件的技术参数,计算整车动力性能指标。为企业纯电动汽车驱动系统的研发提供了一种有效的方法和手段。     

混合动力汽车行驶工况的仿真分析

汽车的实际行驶条件对汽车性能具有直接影响。对于混合动力汽车,其部件的选型以及控制策略的制定都与道路行驶工况密切相关文章对汽车行驶工况做了相应的分析．利用GT—DRIVE软件对某微型混合动力汽车进行了建模与仿真仿真结果表明,在经济性方面混合动力汽车比传统汽车有明显的优势．如何更好地分配混合动力汽车功率将是混合动力汽车研究的重点.     

电动客车动力系统研究

电动汽车动力系统主要包括动力电池、驱动系统和变速系统。对水平铅酸电池的试验研究显示该电池完全满足电动汽车行驶需要。对新型稀土变磁通电机的驱动特性及其控制原理、线控两挡变速器原理进行了研究,并进行了一体化设计。试验结果表明,装有该动力系统的电动客车动力性和经济性均达到较高的水平。