基于尾部避撞的協(xié)同自適應巡航控制系統(tǒng)模型預測控制

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基于尾部避撞的協(xié)同自適應巡航控制系統(tǒng)模型預測控制

自適應巡航控制系統(tǒng)（ACC）能夠提高車輛行駛安全性和乘坐舒適性，但因車隊不能保持線性穩(wěn)定性而不能提高交通流通效率，但協(xié)同自適應巡航控制系統(tǒng)（CACC）可以做到。此系統(tǒng)的主要運行原理是在保持線性穩(wěn)定性前提下進行車輛間的無線通信以獲得小型車輛間距。但是還沒有通用的CACC控制器,大多數(shù)CACC控制器都只適應于特定的場合。

提出一種促進開發(fā)協(xié)同自適應巡航控制計劃實現(xiàn)的模型預測控制(MPC)方法。模型預測控制結(jié)構(gòu)替代了原始的PID結(jié)構(gòu),能隨執(zhí)行機構(gòu)限制和參數(shù)估計的變化做出相應的變化。在與前車保持安全距離的前提下，該方法除具有常規(guī)的CACC功能外,也具有尾部碰撞控制功能。用Matlab Simulink模型預測控制工具箱對結(jié)果進行仿真，驗證了該方法的有效性。

采用MPC方法的系統(tǒng)需要嚴格的限定條件。每個模型預測控制器需要設定相應的限制和柔度；與前車車輛間的距離誤差有最大值，而對于后面車輛沒有最大值的限制；與前車車輛間的速度誤差有最大值和最小值的限制，但對于后面車輛沒有最小值的限制；本車保持車輛穩(wěn)定性的速度限制源于執(zhí)行器和橫向控制器。同時為確保系統(tǒng)線性穩(wěn)定，必須確保加速度為正時，車輛的加速度低于前面車輛的加速度；加速度為負時，車輛加速度最小。

考察了改進的CACC控制器的使用,在確保與前車沒有危險的前提下，該控制器實現(xiàn)了與前面車輛保持剛好能避免碰撞的空間策略，避免與后面車輛尾部碰撞。但該控制器優(yōu)先與前車保持安全距離，避免尾部碰撞只是附帶的功能。

Feyyaz Emre Sancar et al.2014 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV). Dearborn, Michigan, USAJune 8-11, 2014.

編譯：趙喚