城市工况下车距控制系统的研究

论文摘要

随着汽车工业的发展,私家车迅速进入人们的生活,给城市交通带来了很大的负担,在城市交通工况下,车流较长,车速较慢,行驶工况频繁更换,在较近的车距条件下,车辆必须要能够根据前方车辆行驶状态及时改变本车的行驶状态。由此,提出城市工况下的车距控制系统。城市工况下车距控制系统的功能是通过控制车辆的加速度变化量来控制车辆的起步、停车、加减速以及巡航行驶,从而减轻驾驶员由于频繁改变车辆行驶状态而带来的疲劳感。论文对城市工况下的车距控制系统做了整体分析,对信息感知部分比较重要的测速测距传感器做了比较和选择,在已有的驾驶员预瞄决策模型的基础上,针对城市工况复杂性、时变性等特点,提出了城市工况下最优预瞄加速度模型,并对模型建立了评价体系;在对最优预瞄加速度模型进行详细论证的基础上,又针对加速度与节气门开度、制动踏板力之间难以直接建立数学关系这一特点,运用适当的模糊规则,建立了模糊控制器,对节气门和制动踏板进行控制,实现了加速度的动态修正;同时又对车辆这一复杂的非线性系统,在机理分析基础上建立了适合于控制应用的车辆动力学模型、发动机及制动器模型,并对模型进行了建模仿真分析及论证。论文在已有的最优预瞄加速度决策算法、以及决策点的评价指标的基础上,重点研究了城市工况下最优预瞄加速度决策算法、以及决策点的评价指标,针对城市工况的特点建立了不同的仿真模型,最后将各章节搭建的系统集成为Simulink工作条件下的仿真模块,在Matlab/Simulink软件环境下对系统进行动态仿真,通过仿真结果对系统的合理性和算法的有效性进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的内容
• 第2章 车距控制系统的测距原理
• 2.1 车距控制系统构成
• 2.2 车载测距测速雷达及自车测速传感器的选择
• 2.2.1 车载测距测速雷达的选择
• 2.2.2 车载自车速度传感器的选择
• 2.3 相对距离与相对速度测量原理
• 2.3.1 毫米波雷达的基本工作原理
• 2.3.2 测距算法的研究
• 2.3.3 基于射线法的目标车辆识别方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 车距控制系统决策算法
• 3.1 预瞄跟随理论简介
• 3.2 驾驶员最优预瞄加速度决策模型简介
• 3.3 城市工况下车距控制系统最优预瞄加速度的决策
• 3.3.1 车辆加速度变化范围的确定
• 3.3.2 汽车预期行驶轨迹点集合的计算
• 3.3.3 预瞄时间段后两车的预瞄相对间距及预瞄相对速度
• 3.4 最小安全行车车间距离的分析
• 3.4.1 最坏情况下最小安全行车车间距离
• 3.4.2 安全距离模型建立
• 3.5 预瞄决策评价体系的建立
• 3.5.1 Sigmoidal 函数简介
• 3.5.2 驾驶安全性评价指标IDS
• 3.5.3 驾驶时效性评价指标IDT
• 3.5.4 驾驶操控性评价指标IDM
• 3.5.5 Simulink 评价器模块的建立
• 3.6 理想未来位置点的决策
• 3.7 本章小结
• 第4章 车距控制系统的模糊控制器
• 4.1 模糊控制原理
• 4.2 节气门开度模糊控制器的设计
• 4.2.1 节气门开度模糊控制器输入输出量的模糊化
• 4.2.2 隶属度函数的选取
• 4.2.3 节气门增量控制模糊规则库与推理算法分析
• 4.3 制动踏板压力模糊控制器
• 4.3.1 制动踏板力模糊控制器输入输出量的模糊化
• 4.3.2 隶属度函数的选取
• 4.3.3 制动踏板力控制模糊规则库与推理算法分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 城市工况下车距控制系统仿真
• 5.1 车辆动力学模型
• 5.2 发动机/制动系统切换规律
• 5.3 发动机模型建立
• 5.4 制动器模型的建立
• 5.5 车距控制系统各工况仿真分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢