基于线控执行平台的自适应巡航控制系统研究

摘要

智能网联汽车，给驾驶员带来更智能、舒适、安全的驾驶体验，并改变了人们对汽车的认知，提高了出行效率，是汽车发展的趋势。智能网联汽车的发展，使得高精度快速响应的底盘执行系统成为实现自动驾驶上层决策的关键基础，其决定了智能车的可操作性与安全性。底盘执行系统响应上层决策，主要是实现自动转向，自动制动以及自动驱动。因此，本文首先基于智能发展趋势的需要，开发了线控底盘执行平台，主要分为线控制动系统，线控转向系统及线控驱动系统。　　自适应巡航控制系统是目前智能驾驶首选功能，可以解决高速行驶时，驾驶员误操作或疲劳驾驶导致的交通拥堵或者交通事故，同时可实现在城市工况下，低速行驶时自动跟车，以一定的安全距离和安全车速进行行驶，保障了驾驶安全。因此，基于开发的线控底盘执行平台，开发了自适应巡航控制系统控制策略，主要研究了低速行驶与高速行驶时的控制策略。　　本文开发了汽车线控底盘算法，可以实现上层决策所计算的目标加速度、目标减速度和目标转向角度的快速响应，并精确执行。一方面通过仿真软件，验证了所设计平台的可行性；另一方面，通过改制车辆，进行实车试验，验证此线控底盘系统的稳定性。试验表明，此平台可以快速响应目标指令，且能够准确执行命令。　　基于此线控底盘执行平台，本文针对自适应巡航控制系统进行了不同车速行驶状况下的策略研究，开发了分层控制策略，上层分别针对高速模式与安全模式进行了研究，根据自车的车速、加速度与目标车辆的相对速度、相对距离等信息计算得到目标加速度或者目标减速度；下层控制器即为线控底盘执行平台，对应实现加速或者减速。将设计的控制策略编写为 C 语言代码，烧录至改制的线控车辆上的控制器中进行了实车试验，试验结果与仿真结果近似，证明了所设计的控制策略的可行性和安全性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 自适应巡航系统研究现状

1.2.2 线控底盘技术研究现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 整车及执行器模型

2.1 车辆动力学模型的建立

2.2 执行器模型的建立

2.2.1 发动机模型

2.2.2 ESC液压单元的工作原理

2.2.3 基于标定的正向压力模型

2.3 本章小结

第3章 线控底盘系统功能研究

3.1 线控底盘系统开发方案

3.1.1 线控制动系统开发方案

3.1.2 线控转向系统开发方案

3.1.3 线控驱动系统开发方案

3.2 线控制动系统功能研究

3.2.1 线控制动系统控制器设计

3.2.2 上层减速度控制器设计

3.2.3 下层压力控制器设计

3.2.4 线控制动控制器效果验证

3.3 线控转向系统功能研究

3.3.1 线控转向控制器设计

3.3.2 电机转角控制策略

3.3.3电机转角控制策略标定

3.3.4 线控转向控制器验证

3.4 线控驱动系统功能研究

3.4.1 线控驱动控制器设计

3.4.2 上层目标扭矩控制器

3.4.3 下层目标油门开度控制器

3.4.4 线控驱动效果验证

3.5 本章小结

第4章 自适应巡航控制系统功能研究

4.1 自适应巡航控制系统的架构

4.2 自适应巡航控制系统控制策略

4.3 定速巡航与ACC切换模块

4.4 安全模式控制模块

4.5 本章小结

第5章 控制策略仿真验证及实车试验

5.1 仿真平台搭建

5.1.1 Carsim模型搭建

5.1.2 仿真平台搭建

5.2 典型路况联合仿真与分析

5.2.1 高速ACC跟车

5.2.2 安全模式跟车

5.3 线控底盘实车改制

5.3.1 线控制动改制

5.3.2 线控转向改制

5.3.3 线控驱动改制

5.4 典型路况实车测试与分析

5.4.1 典型城市工况

5.4.2 紧急制动工况

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢