协同式自适应巡航控制系统仿真与控制算法研究

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由于通信技术的快速发展和人们对车辆安全、舒适、节能行驶的要求,智能网联汽车愈加引发行业的关注和研究,这也给协同式自适应巡航系统的应用提供了机会。传统内燃机动力汽车对石油能源的严重依赖,造成了严重的环境污染,针对这个情况,本文重点关注了新能源汽车特别是纯电动汽车这一发展趋势,在研究构建仿真模型中选用了电动机驱动作为研究车辆的驱动方式。在查阅国内外相关协同式自适应巡航控制系统(Cooperative Adaptive Cruise Control System,下文简称CACC)资料文献的基础上,结合CACC系统着重改善舒适性和安全性的特性以及实际行车的舒适、安全需求选择了商用卡车做研究对象车型。本文首先论述了车联网的通讯技术需求及标准,DSRC技术经过多年研究发展,相对已经成熟,但是其缺点也非常显著。有我国政府、通讯企业参与标准研究的LTE-V技术展现了其对车联网的强大技术支撑,但是距离实际应用还有许多待解决的问题。本文选择构建纯电动商用卡车动力学模型,依据研究内容,制定了纯电动商用车驱动方案,根据指定的驱动方案选择驱动电机(电机类型及参数匹配)并制定相应的电机控制策略,同时建立相应的电动商用车变速器模型,依据行业相关标准对搭建起来的纯电动商用车动力学模型,进行纵向动力性测试以及动力性验证。制定CACC控制策略[1]。根据驾驶员面对的实际驾驶环境时的操作结合CACC系统控制逻辑,确定了驾驶员主动干预控制优先-系统自动控制切换策略、CACC系统内部不同工作模式间切换策略以及CACC制动控制/驱动控制切换策略[2]。根据车队行驶特点,在ACC成熟算法的基础上,重点分析CACC车队形成及车队行驶稳定方面的时距算法,并进行算法稳定性分析;通过分析PID控制机理及各参数对控制性能的影响,开发出适应电动商用车的速度控制算法。利用离线仿真平台,将搭建的车辆模型在车队形成,他车切入/切出典型工况下进行离线仿真试验,依据计算机仿真结果来验证前期所制定的控制策略及控制算法的有效性和准确性。就仿真结果来看,设计的CACC系统控制算法达到了预期效果,在行车舒适、主动安全方面有较好表现。相信随着车联网技术的成熟,CACC系统会在实际应用中大放异彩。
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