车辆多模式多目标自适应巡航控制

为增强量产ACC对前车驾驶意图的预判与自适应能力,发展了一种多目标自适应巡航控制算法,建立闭环纵向跟驰模型。基于模型预测控制理论,综合协调巡航过程中驾驶员期望响应、跟驰安全性、车辆自身物理限制等控制目标,并引入松弛向量以确保滚动在线优化存在可行解。采用待优化目标与控制输入权重调校以及控制器工作域边界松弛的策略,将ACC系统划分出6种工作模式,同时采用模糊推理与加速度加权平均策略,以实现工作模式最佳匹配与平稳过渡。仿真结果表明,多模式设计策略与多目标控制算法能够一定程度上提升ACC系统的适应性与友好性。     

车辆跟驰理论的实用研究

分析了同一车道上行驶的一队汽车的跟驰特性,用车辆跟驰方程描述其运行状态,以此建立了直行车队通过灯管路口的数学模型,可用计算机求解车队中任一辆汽车在任一时刻的距离、速度和加速度,以便应用于线控和通行能力的计算。     

自动化公路系统车队换道变结构控制

基于车辆纵横向动力学耦合模型,研究了自动化公路系统车队换道的纵横向耦合控制.假定车队中每个跟随车辆依靠车间通信接收引导车辆以及该车前面相邻车辆的位移、速度信息,利用车载传感器获得车辆横摆角速度信息.基于满足正反梯形约束条件的侧向加速度,计算车辆换道时的期望横摆角和横摆角速度.采用有限时间滑模趋近律,设计了车队换道纵横向耦合变结构跟踪控制规律,基于李雅普诺夫稳定性理论,对控制系统的稳定性进行分析.仿真结果显示,采用文中设计的控制规律,对于车队中每个跟随车辆,在实现车辆自动换道的同时,纵向上能够保持满意的车间距离.     

跟驰车队流中驾驶员感知能力模型的初步探讨

在对跟驰车队流基本参数车队队速VP,两车净间距XP的研究基础上,提出后车驾驶员感知能力模型,根据此模型提出跟驰车辆驾驶员视觉滞后时间的计算公式,本文指出后车反应时间t应为视觉滞后时间τ,驾驶员制动时间t制和车辆机械反应时间t车之和,根据本模型计算分析,τ、t制、t车为同一数量级.     

汽车启动时安全距离模型的改进及其验证

为了精确研究在信号灯交叉路口车辆启动时的跟驰行为,提出了一种基于加速度的Kometani改进模型。在分析车辆行驶行为特征的基础上,结合实际观测的交通数据,对Kometani模型进行了验证。针对Kometani模型出现的部分点与实际数据趋势不相符等问题,增加了车辆加速度因素并予之改进。改进后的模型考虑了车辆的速度和加速度对于车辆安全距离(即车间距)的共同影响,从而能够更加全面准确地描述交通路口的实际交通现象。采用在交叉路口采集的实际数据,并对改进后的模型进行了验证;通过验证结果与原模型验证结果进行对比分析,表明改进后的模型更符合实际交叉路口车辆启动时的跟驰行为。     

车辆纵向加速度自抗扰控制研究

使用自抗扰控制(ADRC)方法对车辆纵向加速度控制进行研究.首先给出以油门开度指令为控制量的发动机动态模型和车辆纵向动力学模型,对ADRC进行简要介绍;然后将模型变换为适于自抗扰控制的仿射系统,设计车辆纵向加速度ADRC控制器;最后在车辆和发动机参数摄动以及道路扰动的环境下进行仿真.结果表明,ADRC控制器能够使车辆获得快速、平稳和高精度的加速度控制效果.     

改进的基于安全距离的车辆跟驰模型

由于经典的基于安全距离的车辆跟驰模型Gipps模型要求车辆行驶时恰好与前车保持安全距离,这是一个对车辆跟驰行为过分严格的约束,不符合实际情况,根据实际情况提出车辆跟驰距离是有关安全距离和前后车相对速度的函数,并据此建立了改进的基于安全距离的车辆跟驰模型.NGSIM数据经过处理后被用来标定Gipps 模型和改进后的模型,在标定结果的基础上对模型进行了统计意义上和仿真预测能力上的模型评价.结果显示:改进后的基于安全距离的车辆跟驰模型比Gipps模型有更高的仿真精确,可以再现出宏观交通中的稳定交通流和冲击波等常见的交通现象,并且改进模型在一定程度上使交通流变得更加稳定.     

基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机模型

为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata, CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引入跟驰理论,提出基于跟驰理论的状态演化规则,推导每辆车的专有加速度,实现车辆微观交互的模拟;最后,提出基于实测动态称重系统(weigh in motion, WIM)数据的发车规则,依据WIM数据,重构任意时段的实际车队,并建立基于车头时距的发车规则,重现车辆通过WIM时的运动状态。基于所提出的发车规则和动态演化规则,实现车辆从进入道路到驶离道路全过程时空位置的准确模拟,结合融入精确轴载的车辆元胞,实现随机车流荷载的模拟。基于实测WIM数据验证所提模型的可行性和先进性。结果表明：可变元胞可以精确模拟车辆荷载;提出的状态演化规则可以根据不同车辆的运动状态计算得到每辆车的专属加速度,准确模拟每辆车在自由行驶和跟驰行驶时的不同运动状态;新发车规则可以重构任意时段的实测车队,结合新状态演化规则,可以实现桥址任意时段随机车流的模拟。结合精细化车辆荷载模拟...     

基于分位数回归的随机优化速度跟驰模型

为了研究交通流异质性对车辆跟驰行为的影响,基于分位数回归方法改进优化速度函数.根据实际交通流数据对改进的优化速度函数进行参数标定,并对参数结果进行假设检验,结合改进的优化速度函数和全速度差跟驰模型建立随机优化速度跟驰模型,利用傅里叶变换理论推导跟驰模型的稳定性条件,并搭建环形车道仿真平台对跟驰模型进行数值实验.结果表明：改进的优化速度函数能更好地反映交通流异质性对交通流的影响;单一分位点车队达到稳定状态的时间与分位点呈正相关;多分位点组合车队随着0.5分位点车辆数的增加,达到稳定状态的时间减少.提出的多分位点车队相比于单一分位点车队可以更真实地反映交通流复杂的运行状况.     

混有CACC车辆和ACC车辆的混合交通流驾驶舒适性

为了探索协同自适应巡航控制(cooperative adaptive cruise control,CACC)车辆对交通系统的潜在影响,分析了CACC车辆市场普及过程中存在的CACC车辆、自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)车辆与人工驾驶车辆混合交通流驾驶舒适性.应用加州伯克利PATH实车验证的ACC模型和CACC模型进行数值仿真实验,采用国际ISO-2631-1标准评价混合交通流舒适性,并对ACC和CACC期望车间时距进行参数敏感性分析.最后,从交通流稳定性的角度,对舒适性仿真结果进行了讨论.结果表明:随着CACC市场率的增加,舒适性呈现先恶化、再逐渐提升的趋势.较大的ACC车间时距有利于抑制舒适性的恶化程度,CACC车辆对舒适性的提升作用不受其车间时距取值的影响.混合交通流稳定性定性地决定了舒适性的变化趋势,人工车辆安装车车通信设备,有助于舒适性的逐渐提升.     

汽车底盘系统协同控制

针对汽车制动和转向系统,依据滑模变结构控制理论,分别设计了防抱死制动系统(ABS)和主动前轮转向系统(AFS)的改进非奇异快速终端滑模控制器,并在上层设计了基于博弈论的协调控制器,旨在保证ABS的制动性能与AFS的稳定性能,在保证车辆稳定性的同时缩短车辆的制动距离。使用Matlab/Simulink软件进行仿真,验证了控制策略的有效性。     

自主车队纵向控制器设计及仿真研究

介绍了自动化高速公路系统(Automated Highway Systems,AHS)和自主车队控制系统出现的背景.并针对理想通信网络,在分析车辆纵向运动学模型的基础上,研究了车队纵向控制器的设计问题.最后,进行了仿真比较研究.仿真结果表明,在车队安全性等方面,采用Lyapunov方法设计的控制器的控制效果更佳.     

车辆纵向加速度自抗扰控制

使用自抗扰控制（active disturbance rejection control,ADRC）方法对车辆纵向加速度控制进行研究．首先给出以油门开度指令为控制量的发动机动态模型和车辆纵向动力学模型,对ADRC进行简要介绍;然后将模型变换为适于自抗扰控制的仿射系统,设计车辆纵向加速度ADRC控制器;最后在车辆和发动机参数摄动以及道路扰动的环境下进行仿真、结果表明,ADRC控制器能够使车辆获得快速、平稳和高精度的加速度控制效果.     

智能电动车辆横纵向协同运动控制

针对车速变化下的车辆轨迹跟随稳定性问题,提出一种基于模型预测控制（MPC）与滑模控制结合的横纵向协同控制策略。建立描述车辆纵向、横向及横摆运动状态的三自由度动力学模型;然后,设计模型预测控制器对车辆期望轨迹进行跟踪,考虑车辆行驶运动过程中横纵向耦合问题,将纵向车速作为横向控制系统的状态量,并利用反馈矫正机制不断更新预测模型;在此基础上,采用滑模控制算法对期望车速及加速度进行跟踪,并采用饱和函数作为指数趋近率以减小抖振;采用基于规则的制动转矩分配方式得到行驶过程中各个车轮的需求转矩。该控制策略考虑了车辆动力学中的横纵向耦合问题,可在线处理车辆动力学约束,将车辆稳定跟踪期望轨迹的问题转化为求解带约束的最优控制问题。仿真结果表明所提出控制策略的有效性。     

基于Matlab／Simulink的汽车防抱制动控制逻辑

在Matlab/Simulink仿真环境下实现了带防抱制动系统(ABS)的车辆动力学模型的计算机仿真.针对防抱控制器的关键——防抱制动控制逻辑,建立了Stateflow有限状态机模型,并结合4通道汽车防抱制动系统实现了对Stateflow模型的设计和调试,达到了满意的控制效果.     

基于LuGre模型的反演自适应滑模ABS控制

针对车辆紧急制动过程中增加车辆行驶安全以及寻求最优刹车策略的要求,对车辆稳定控制系统中防抱死制动系统进行研究,提出一种基于LuGre动态轮胎模型的防抱死制动系统的反演(backstepping)自适应滑模控制方法.首先,构建结合LuGre动态轮胎模型的1/4车辆模型,应用实际轮胎数据拟合LuGre模型参数.其次,利用纵向动力学和滑移率的关系搭建控制系统模型设计反演自适应的滑模控制器,在自适应控制器作用下快速跟踪期望滑移率并改善系统的输出抖动,根据Lyapunov稳定性理论对该方法的稳定性进行了证明.最后,在良好路面和低附着路面上进行车辆紧急制动仿真实验,对该方法的可行性及有效性进行验证.     

基于模型预测的车辆稳定控制

利用三自由度车辆模型设计了模型预测控制器,发动机力矩PI控制器和制动力矩模糊控制器。并针对制动单移线转向行驶典型工况进行了仿真验证,结果表明,所设计的车辆稳定性控制器具有良好的控制效果,能够明显的改善车辆操纵稳定性;开发的制动力矩算法能够充分利用各个车轮的制动力,使得在发动机力矩改变和主动制动压力等输入都较小的情况下,获得较好车辆操纵稳定性。     

城市快速路期望车头间距模型的建立

通过对跟驰车队刺激-反应过程以及人车单元组合的微观特性分析,说明了跟驰车队中具有产生混沌现象的必要特征．首先运用数学方法给出了4种期望车头间距理想模型,将Rossler混沌吸引子模型分别引入这4种模型中,然后选择能更好地描述实际交通流状态的期望车头间距模型,并利用高精度车载GPS设备在城市快速路上采集的实测跟车数据对该模型进行标定和验证后,改进的期望车头间距模型能更好地反映实际交通流的跟驰特性．     

基于车头间距与前车速度的改进优化速度模型

为了更加准确地描述城市交叉路口中车辆间的跟驰行为,分析处于跟驰状态下车辆间的跟驰行为特性,结合交叉路口采集的实际数据,对优化速度模型进行了验证。针对优化速度模型与实际数据误差较大的问题,通过简化时变期望间距的表达式,添加与两车车头间距与前车速度相关的加速度补偿项,得到改进后的优化速度模型,结合实测数据对该改进模型进行验证,将结果与原模型进行对比分析。从实验结果可以看出,改进后的优化速度模型与交叉路口中车辆间的实际跟驰行为更为接近。     

智能网联混合交通流CO2排放影响及改善方法

智能网联环境下协同自适应巡航控制(CACC)车辆和人工驾驶(MD)车辆将构成混合交通流,针对该混合交通流的CO₂排放开展研究。首先,考虑智能网联环境特征,界定本文混合交通流的研究范围,并应用基于实测数据标定的跟驰模型描述混合流中各车型车辆的跟驰行为。然后,考虑周期性边界条件设计数值仿真实验,基于仿真轨迹数据,采用CO₂排放模型计算混合交通流CO₂排放影响。最后,从混合交通流稳定性层面考察CO₂排放的影响机理,同时提出降低CO₂排放的改善方法。研究结果表明：混合交通流CO₂排放随着CACC渗透率p的增加呈现先上升后下降的影响趋势,且与交通流稳定性存在定性的影响关系,在本文方法下,混合交通流CO₂排放将随着p值增加而逐渐下降,相比p=0时的MD车流,p=1时的CACC车流可将CO₂排放降低约19.35%。研究结果可从降低CO₂排放层面为智能网联混合交通流管理策略提供参考。