自適應巡航的車輛動力學系統(tǒng)建模與仿真

朱茂琳，裴曉飛

(武漢理工大學 汽車工程學院，湖北 武漢 430070)

具有走停功能的自適應巡航系統(tǒng)(adaptive cruise control,ACC)是針對城市復雜交通工況設計的系統(tǒng)[1-2]。對于行駛城市道路中頻繁進行加速、制動的車輛，如何提高自適應巡航加速度跟隨模型的跟蹤性能成為當前學者的關注內容[3-5]。

國內外學者對加速度跟隨模型進行了相關研究。鄒德飚[6]將期望加速度跟隨模型分為逆發(fā)動機模型和逆制動模型，建立節(jié)氣門開度、發(fā)動機扭矩和加速度的查詢表以及制動壓力和加速度的查詢表，從而能快速查詢節(jié)氣門開度和制定壓力，達到跟隨加速度的目的。張亮修等[7]根據制動器和電子節(jié)氣門的實際物理特性，建立能準確跟蹤期望加速度的執(zhí)行器模型，接著建立能根據發(fā)動機轉矩和發(fā)動機轉速得出節(jié)氣門開度的發(fā)動機逆模型MAP圖，以及建立制動器逆模型。但是在實車實驗中，缺乏扭矩傳感器測出發(fā)動機輸出的扭矩。賓洋的加速度跟蹤模型定義輸入為任意合理的期望加速度，輸出為液力變矩器渦輪轉速，通過SISO非線性模型構建加速度跟蹤控制閉環(huán)系統(tǒng)[8-9]。該模型對發(fā)動機節(jié)氣門的控制響應平滑，但是對制動壓力的響應滯后。李家文等[10]利用最小二乘遞推算法和廣義最小方差控制率設計了針對車輛加速度跟隨的自適應巡航系統(tǒng)。但這種系統(tǒng)響應加速度信號速度較慢。

考慮到上述情況，筆者利用Carsim搭建自車和前車的模型，并設計道路模型。然后基于車輛縱向動力學建模，設計了能在斜坡上全速走停的加速度跟隨模型，最后通過不同斜坡的仿真場景，驗證加速度跟隨模型的響應特性和魯棒性。……