汽车自适应巡航控制系统的研究

论文摘要

随着社会的发展,汽车的普及越来越广,人们对汽车驾驶的安全性、舒适性和智能化有了更高的要求。汽车自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control system,简称ACC)是在传统定速巡航控制系统的基础上发展起来的新一代汽车驾驶员辅助驾驶系统,使用ACC可以减轻驾驶员的负担,增加交通车流量。此外,由于ACC可以使汽车的燃油供给和发动机功率间的配合处于最佳状态,可有效地降低燃油的消耗和排气污染。因此,对汽车自适应巡航控制系统的研究具有重要意义。本文参考了国内外诸多汽车自适应巡航控制系统的研究成果,建立了完整的车辆纵向动力学模型和实用的安全车间距离模型。车辆纵向动力学模型包括发动机、液力变矩器、自动变速器、车辆动力学系统及执行器等。文中ACC分为定速巡航和跟随巡航两种模式,定速巡航模式采用常规PID控制;跟随巡航模式采用模糊自整定PID控制,其参数的在线调整保证了车速控制的精度。为了实现定速巡航和跟随巡航之间的无扰动切换,两种巡航模式下的油门控制都采用了基于增量式算法的位置式控制器。在MATLAB/Simulink环境下对定速巡航模式、跟随巡航模式和刹车控制算法进行了仿真。实验结果表明,该控制方案效果良好,有利于提高交通车流量和驾驶安全性。使用C8051F040芯片作为运算核心部件,对汽车自适应巡航控制系统进行了软硬件设计。硬件设计包括电源电路、开关量信息采集电路、速度采集电路、距离采集电路、节气门位置采集电路、离合器驱动电路、执行机构驱动电路及模数转换电路(ADC)等模块。整个系统的软件开发是在集成开发环境(IDE)下进行的,结合硬件设计部分,给出了系统主程序流程图和各子程序的结构流程图,实现了自适应巡航控制的基本功能。最后,对系统进行运行调试并获得了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 自适应巡航控制系统简介
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 本文的结构安排
• 第二章 车辆纵向动力学模型
• 2.1 发动机模型
• 2.2 液力变矩器模型
• 2.3 自动变速器模型
• 2.4 车辆传动、行驶系及整车动力系统模型
• 2.5 执行器模型
• 2.6 车辆纵向动力学模型的实现
• 2.7 本章小结
• 第三章 安全车间距模型及防撞报警算法
• 3.1 安全车间距模型建立的理论基础
• 3.2 安全车间距模型的建立
• 3.3 安全车间距模型参数的确定
• 3.4 防撞报警算法
• 3.5 本章小结
• 第四章 汽车自适应巡航控制算法
• 4.1 定速巡航模式控制算法
• 4.2 跟随巡航模式控制算法
• 4.3 刹车控制算法
• 4.4 控制算法的仿真及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 自适应巡航控制系统硬件设计
• 5.1 C8052F040芯片介绍
• 5.2 系统硬件的设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 自适应巡航控制系统软件设计
• 6.1 系统软件功能分析
• 6.2 系统软件的设计
• 6.3 实验结果及分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 攻读硕士期间参加的项目
• 攻读硕士期间获奖情况
• 致谢