通信中断时的网联车辆协作自适应巡航控制

针对自主巡航车队发生通信中断的情况,提出一种由协作式自适应巡航控制(CACC)模式切换至自适应巡航控制(ACC)模式的方法.当通信中断时,将车辆按照通信能力分组优化处理,并将通信中断车辆由CACC模式切换到ACC模式,且保持原CACC模式下的时间间距不变;为了保证车队安全,结合避碰理论和拉格朗日中值定理,提出一种基于最小安全距离的时间间距切换策略;为了保证两次切换后混合巡航车队(车队中既有CACC车辆也有ACC车辆)的稳定性,结合终值定理和频域分析法设计了混合巡航模式下的CACC-ACC控制器.最后通过仿真与现有方法对比,验证了所提出方法的有效性.     

时延MPC自主车辆协同控制算法与仿真

协同自适应巡航控制（CACC）系统中车辆纵向运动的上下位分层控制器结构,上位控制器采用状态空间模型预测控制算法,利用期望距离以及车辆与环境的实时信息决策出被控车辆运动的期望加速度。下位控制器根据期望加速度,求解发动机节气门开度或制动压力。车辆的执行器时延会对系统的稳定性产生很大的影响。根据动态矩阵控制算法对纯滞后对象的补偿作用,提出一种改进的模型预测控制算法,并与PID控制算法（下位控制器）相结合形成自主车辆纵向运动的上下位分层控制器,以补偿车辆的执行器时延带来的影响。通过SIMULINK/CARSIM联合仿真平台对所设计的算法进行了仿真研究,仿真结果表明所设计算法减小了CACC系统车辆在跟随过程中的速度跟踪误差以及间距误差,提高了系统的稳定性法。     

面向自适应巡航控制的数字孪生仿真系统研究

针对传统仿真方法在测试内容、效率和成本等方面的挑战,提出面向自适应巡航控制的数字孪生仿真系统（Adaptive Cruise Control Twin Simulation System,ACC-TwinSim）。采用CarSim和MATLAB的Simulink工具,构建了自适应巡航控制的虚拟仿真场景,同时利用数字孪生技术实时模拟和监控物理系统,通过rtamt库验证自适应巡航控制仿真系统的行为规范,提高了测试的效率和实验的可靠性。     

基于Eclipse平台的车辆自适应巡航控制仿真

自适应巡航控制是一种先进的汽车辅助驾驶系统,可以减轻驾驶员的工作量并且可以提高驾驶的便利性和安全性。目前一般都是通过MatLab仿真曲线来检验车辆自适应巡航控制算法的控制效果,但该方式不够直观形象。基于Eclipse平台,用JAVA语言搭建一个具有动态效果的车辆巡航控制仿真平台。该平台可以模拟多种典型驾驶工况,直观有效地展现车辆自适应巡航控制算法的结果。最后,在该仿真平台上设计最优PD控制算法和智能驱动驾驶（IDM）控制算法验证车辆自适应巡航控制结果。结果表明,该Eclipse仿真平台能够有效地模拟多种驾驶工况,且能够直观有效地验证多种车辆自适应巡航控制算法的结果。     

汽车自适应巡航控制跟随模式的仿真建模

自适应巡航控制跟随模式的研究是一个非常复杂的问题,大量试验分析及理论推导表明,传统的寻优控制方法难以获得满意的结果。该文介绍了自适应巡航控制及跟随模式的功能,根据模糊神经网络控制理论,详细分析了自适应巡航控制跟随模式下的距离控制,构造了适宜的五层模糊神经网络,对汽车自适应巡航控制跟随模式进行了仿真建模,推导了相应BP算法公式,并利用相关资料在Matlab环境下进行了仿真试验。分析结果表明,使用模糊神经网络技术能够取得满意的控制效果。     

网联车辆自适应巡航控制算法验证平台设计

自适应巡航控制系统是一种车辆高级辅助驾驶系统，不仅可以减轻驾驶员工作负担，还能增强车辆的行车安全和驾乘舒适性。基于MATLAB和Python混合编程，在网络协议环境下设计智能车巡航控制算法验证平台；该平台能够模拟多种不同典型行车场景，其实时的信息采集与动画演示功能能够直观有效地展现车辆状态。结合所开发的平台软件，设计出增量式模型预测控制器（IMPC）和智能驱动驾驶（IDM）控制器，所提出的IMPC算法不仅能综合考虑网联车巡航多目标的特点，同时还满足巡航系统快速性和准确性的要求。最后结合典型驾驶工况，开展智能车的车辆自适应巡航控制实验。实验结果表明，基于MATLAB和Python混合编程的软件系统能有效模拟各种驾驶情景，并能结合智能车验证该自适应巡航控制算法的结果。     

协同自适应巡航控制车队仿真

如何评估道路环境等外部条件变化对协同自适应巡航控制（Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC）车队行驶安全性的影响,对于保障道路交通安全尤为重要。为此,结合Matlab/Simulink和CarSim搭建车辆-环境仿真平台研究道路环境对车队行驶安全性的影响。利用美国NGSIM车辆轨迹数据对平台采用的校正的预瞄驾驶员模型、加速度控制模型、节气门控制模型和制动器控制模型的控制器进行验证;利用平台开展红灯状态、隧道行驶和匝道行驶三种道路环境对车队行驶状态影响的仿真实验。仿真结果表明：车队可以顺利通过路口红绿灯;在安全车速范围内车队进出隧道口时方向控制良好;匝道坡度主要影响车辆加速度和车间距,坡度分别为3%和5%时,车队均保持稳定车间距安全行驶。     

基于ADAMS和MATLAB的ACC联合仿真

自适应巡航系统能保持安全车距,是现代汽车主动安全系统的重要组成部分.文章利用机械动力学仿真软件ADAMS/CAR建立JETTA GTX轿车整车动力学模型,对难以描述的部分采用基于实验的半经验模型,通过输入输出接口实现同MATLAB的联合仿真,对各种工况下ACC系统控制过程中车辆的动态特性进行研究,此模型较准确地反映了ACC控制过程车辆各相关参数的变化情况,可以作为进行实车ACC控制算法开发的基础,为加快开发轿车ACC系统的控制逻辑提供了理论依据.该模型还可进行ABS/ASR/ACC集成化系统仿真.     

基于模糊系统的汽车智能巡航仿真研究

针对汽车巡航智能控制问题,基于模糊理论提出了节气门与刹车综合调控的智能控制策略.建立了安全跟随距离与相对速度的双输入单输出模糊控制器,结合某轿车实车数据,采用Simulink设计了巡航系统智能控制仿真模块,针对城市道路典型运行工况实施了仿真验证.结果表明:该策略具备自动起步与停车及智能跟随前车且保持安全车距等集成控制功能,可有效提高汽车行驶的主动安全性,其研究成果可为系统dSPACE原型搭建及开发提供必要的理论参考.     

基于Carsim和Simulink仿真的车辆模糊巡航控制器

设计一种基于模糊控制思想的四输入变量的汽车巡航控制器,将巡航控制分为速度控制和距离控制2部分,介绍所用到的汽车纵向动力学模型、模糊控制器的设计思想及模糊规则设计。通过Carsim与Simulink的联合仿真验证算法的高效性及对车辆控制的准确性。     

Data-iteration cooperative adaptive cruise control of mixed heterogeneous vehicle platoons with unknown dynamic characteristics

This paper considers the cooperative adaptive cruise control (CACC) problem of mixed heterogeneous vehicle platoons composed of human-driven and CACC vehicles with unknown dynamic characteristics and an alternative to CACC for platooning of the heterogeneous vehicle platoon is presented. Adaptive dynamic programming is firstly used to learn the dynamic characteristics of acceleration of vehicles from the sampled data. Then the data-iteration optimal CACC controller is computed to ensure that each CACC vehicle can reach a desired inter-vehicle distance and desired common velocity with no prior knowledge of the dynamics of vehicles in the mixed platoon. Moreover, the string stability of the mixed vehicle platoon is derived by establishing some sufficient conditions on the acceleration transfer function of adjacent vehicles. Two simulation experiments of a six-vehicle mixed platoon are used to illustrate the effectiveness of the proposed CACC method.     

A progressive deployment strategy for cooperative adaptive cruise control to improve traffic dynamics

Cooperative adaptive cruise control(CACC)vehicles are intelligent vehicles that use vehicular ad hoc networks(VANETs)to share trafc information in real time.Previous studies have shown that CACC could have an impact on increasing highway capacities at high market penetration.Since reaching a high CACC market penetration level is not occurring in the near future,this study presents a progressive deployment approach that demonstrates to have a great potential of reducing trafc congestions at low CACC penetration levels.Using a previously developed microscopic trafc simulation model of a freeway with an on-ramp—created to induce perturbations and trigger stop-and-go trafc,the CACC system s efect on the trafc performance is studied.The results show signifcance and indicate the potential of CACC systems to improve trafc characteristics which can be used to reduce trafc congestion.The study shows that the impact of CACC is positive and not only limited to a high market penetration.By giving CACC vehicles priority access to high-occupancy vehicle(HOV)lanes,the highway capacity could be signifcantly improved with a CACC penetration as low as 20%.     

仿驾驶员多目标决策自适应巡航鲁棒控制

针对目前市场上自适应巡航(adaptive cruise control,ACC)用户使用率低与驾乘人员接受度差的问题,发展了一种多目标自适应巡航控制算法,基于模型预测控制(model predictive control,MPC)理论,综合协调动态追踪性、燃油经济性、驾乘舒适性以及跟车安全性四项存在着一定冲突的控制目标,采用二次型性能指标以及线性不等式约束的形式,将纵向期望加速度决策问题转化成带约束的在线二次规划问题.引入误差修正项,建立闭环反馈校正机制,以补偿模型失配带来的预测误差,同时采用松弛向量法扩展求解可行域,规避了硬约束下二次规划非可行解问题.进一步,各工况下所强化的性能指标与约束空间不同,采用性能指标权重微校与约束空间边界松弛的策略,设计出3种工作模式ACC,以适应熟练驾驶群体的跟驰习惯.仿真结果表明,前车组合工况下,多模式多目标ACC控制能够实现各工作模式之间的无缝切换,并实现良好的期望跟车目的,从而增强ACC系统对复杂道路交通环境的适应性.     

模糊PID控制器在自适应巡航控制系统中的应用

车辆的油门控制算法是自适应巡航控制系统(ACC：Adaptive Cruise Control)中的核心算法之一。这里采用的模糊PID算法(Fuzzy PID)是对常用的两输入单输出模糊控制算法的改进。通过使用Matlab／Simulink建立车辆动力学模型和控制器模型,对控制器的性能进行了仿真分析,验证了算法的合理性。     

Real-time optimization of energy consumption under adaptive cruise control for connected HEVs

This paper presents a real-time energy optimization algorithm for a hybrid electric vehicle (HEV) that operates with adaptive cruise control (ACC). Real-time energy optimization is an essential issue such that the HEV powertrain system is as efficient as possible. With connected vehicle technique, ACC system shows considerable potential of high energy efficiency. Combining a classical ACC algorithm, a two-level cooperative control scheme is constructed to realize real-time power distribution for the host HEV that operates in a vehicle platoon. The proposed control strategy actually provides a solution for an optimal control problem with multi objectives in terms of string stable of vehicle platoon and energy consumption minimization of the individual following vehicle. The string stability and the real-time optimization performance of the cooperative control system are confirmed by simulations with respect to several operating scenarios.     

基于共生仿真的巡航导弹协同作战研究

为了应对体系对抗过程中复杂多变的战场环境,巡航导弹需通过动态协同执行作战任务。目前,国内外在巡航导弹协同作战的研究过程中,提出了几种动态协同模式,但都在一定程度上存在局限性。基于此,首先提出有限中央控制的分布式自主协同,对其系统业务逻辑进行了详细的设计和系统功能进行了详细的分析,并以此为背景开展基于共生仿真的远程控制协同系统体系结构设计。     

无级变速汽车的自适应模糊控制研究

为提高无级变速汽车控制系统对外界负荷扰动和各种运行工况的自适应能力,本文在简单的无级变速系统模型的基础上,设计了无级变速汽车的自适应模糊控制系统.所设计的自适应模糊控制系统由参数自调节油门模糊控制器和混合型模糊-PID的无级变速器速比和制动控制器构成,该控制系统只与汽车的瞬时运行状态有关而与汽车的参数无关,因此它对不确定的汽车参数和外界负荷的扰动具有良好的鲁棒性.仿真结果表明所设计的模糊控制系统具有良好的自适应能力.     

Improving vehicle performance using adaptive control techniques

This paper reviews a collaborative research programme aimed at improving vehicle performance using adaptive control techniques. Initially the design of active suspension systems is considered, and the benefits of using a non-linear controller model with an adaptive control scheme are discussed. Adaptive schemes for active roll control are then considered, and the merits of incorporating a Smith predictor to accommodate for system delays are high-lighted. Preliminary research in adaptive cruise control and collision avoidance is discussed and plans for further developments are outlined. This work was presented, in part, at the Third International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, 19–21 January 1998     

基于模糊自适应方法对汽车定速控制的研究

对于一般线性系统的控制常采用PID方法,但在具有复杂非线性特性的系统中,如汽车定速巡航系统,PID结构常出现参数选择盲目、固化,系统易产生振荡、超调、响应慢等问题,为找到一种有效控制汽车定速行驶的方法,提出将现代模糊控制与传统PID控制方法结合,构建出模糊自适应控制方法,并针对影响车速的汽车动力学系统对象进行仿真。最后结合常用PID方法控制结果进行对比,仿真结果表明模糊自适应控制方法不仅具有自动修正参数的能力,还具有稳定性强、响应快速以及超调量小等优点。