关键词：汽车主动巡航;;分层式控制;;动力学模型;;模糊控制;;模型匹配法;;仿真
摘 要：随着社会经济的快速发展以及人类生活水平的提高,人们对汽车安全性和舒适性的要求越来越高。汽车主动巡航系统通过自动控制汽车的节气门开度和制动压力来调节巡航车的纵向加速度,实现对设定车速或前方车辆的智能跟踪,大大降低了驾驶员的工作负担,提高了汽车行驶的主动安全性和舒适性。但是传统的汽车主动巡航系统,往往无法体现驾驶员的驾驶习惯,且针对不同的控制功能多采用不同的控制算法,不但增加了研发的成本和时间,同时常常无法保证系统在进行功能切换时的稳定性。针对目前汽车主动巡航系统存在的不足,本文基于模糊控制理论设计主动巡航系统,在满足驾驶员驾驶习惯的前提下,对主动巡航系统的各种功能进行集成化控制,并保证系统在功能切换时的稳定性,其主要内容如下:(1)汽车主动巡航系统的总体设计。针对本文设计的主动巡航系统需要实现的各种功能,对主动巡航系统的总体方案和分层式控制结构进行介绍和分析,最终完成汽车主动巡航系统的总体设计。(2)构建汽车主动巡航系统动力学模型。以汽车动力学知识和实车数据为基础,在满足模型准确性和简洁性的前提下,搭建了能够反映动态系统特性和实现复杂行驶工况的主动巡航系统动力学模型,并使用Matlab/Simulink平台为每个模型建立仿真模块。(3)建立汽车主动巡航系统控制器。根据汽车主动巡航系统需要实现的功能,设计了能够实现控制模式自由切换的控制功能定义层,并建立了安全距离和实际距离数学模型。基于模糊控制理论,建立了能够满足驾驶员驾驶习惯的模糊上位控制器,获得巡航车期望加速度。为使期望加速度更加精准、快速地实现,利用模型匹配法建立了模型匹配下位控制器。(4)汽车主动巡航系统仿真验证和评价。首先将建立的各种子模块进行连接,搭建汽车主动巡航系统整体模型。针对汽车在行驶过程中遇到的各种实际工况进行仿真验证,主要包括:避撞、走&停、智能跟随、定速巡航、定速巡航&智能跟随。仿真结果表明:本文建立的主动巡航系统在满足驾驶员驾驶习惯的前提下,实现了对各种功能的集成化控制,且保证了系统在功能切换时的稳定性,对提高汽车的主动安全性、舒适性以及提高道路使用率均具有重要意义。论文的研究结论和成果,不仅可以为科研人员从事汽车主动安全控制方法研究提供理论参考,还可为从事汽车巡航控制系统开发的技术人员提供必要的技术支持。
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