一种车辆自适应巡航控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种车辆自适应巡航控制方法及系统，该方法包括：设置车间距约束条件、加速度约束条件和车速约束条件，并建立上位控制运动学模型。获取前车和本车的两辆车头端部的瞬间距离和本车不同时刻车速的加速度，并根据所述控制运动学模型确定期望车距和期望加速度，以控制两车间的实际车距小于所述期望车距。建立下位控制逆纵向动力学模型，并根据所述期望加速度和所述期望车距确定期望节气门开度或期望制动踏板开度，以控制车辆的车速。本发明专利技术能解决现有车辆自适应巡航控制存在车辆加速度控制考虑不够充分，易造成舒适性和燃油性的问题，能提高车辆自适应巡航控制的智能性和安全性。

A Vehicle Adaptive Cruise Control Method and System

The invention provides a vehicle adaptive cruise control method and system. The method includes setting up the constraints of workshop distance, acceleration and speed, and establishing the kinematics model of upper control. The instantaneous distances between the ends of the front car and the front car and the acceleration of the car at different times are obtained, and the expected distance and acceleration are determined according to the control kinematics model, so as to control the actual distance between the two workshops to be less than the expected distance. The lower control inverse longitudinal dynamic model is established, and the desired throttle opening or the desired brake pedal opening are determined according to the desired acceleration and the desired distance to control the vehicle speed. The invention can solve the problems of insufficient consideration of vehicle acceleration control in the existing vehicle adaptive cruise control, easy to cause comfort and fuel performance, and can improve the intelligence and safety of the vehicle adaptive cruise control.

【技术实现步骤摘要】
一种车辆自适应巡航控制方法及系统
本专利技术涉及车辆自适应巡航
，尤其涉及一种车辆自适应巡航控制方法及系统。
技术介绍
自适应巡航控制(AdaptiveCruiseControl，以下简称ACC)系统是一种以驾驶员设定车速为控制目标的智能控制系统，ACC系统在检测到本车前进道路上存在速度更慢的车辆时，ACC系统会降低车速并控制与前方车辆的间隙或时间间隙，若系统检测到前方车辆并不在本车行驶道路上时将加快本车速度使之回到之前所设定的速度。由于ACC系统可以减轻驾驶员疲劳强度，增加汽车安全性，减小环境污染等优点，因此越来越得到广泛引用，成为最受欢迎的驾驶员辅助系统之一。目前ACC控制系统主要通过建立二自由度车辆动力学模型、路径预瞄和性能指标函数模型，设计基于MPC的轨迹跟踪控制器。车辆模型基于模型预测控制(MPC)的轨迹跟踪控制器获取横向和偏航路径跟踪误差以及方向盘转角输入，实现车辆路径跟踪。没有涉及目标加速度的求解算法，在控制算法设计上对乘坐舒适性及燃油经济性等方面考虑的不够充分，实用性不够强。
技术实现思路
本专利技术提供一种车辆自适应巡航控制方法及系统，解决现有车辆自适应巡航控制存在车辆加速度控制考虑不够充分，易造成舒适性和燃油性的问题，能提高车辆自适应巡航控制的智能性和安全性。为实现以上目的，本专利技术提供以下技术方案：一种车辆自适应巡航控制方法，包括：设置车间距约束条件、加速度约束条件和车速约束条件，并建立上位控制运动学模型；获取前车和本车的两辆车头端部的瞬间距离和本车不同时刻车速的加速度，并根据所述控制运动学模型确定期望车距和期望加速度，以控制两车间的实际车距小于所述期望车距；建立下位控制逆纵向动力学模型，并根据所述期望加速度和所述期望车距确定期望节气门开度或期望制动踏板开度，以控制车辆的车速。优选的，所述建立上位控制运动学模型包括：根据本车与前车之前的相互纵向动力学特性，建立车辆运动学关系模型；所述车辆运动学关系模型包括：和Δxdes＝th·v2(k)+x0，其中，a2(k)为K时刻本车的加速度，a2(k+1)为K+1时刻本车的加速度，τ为时间常数，Ts为采样周期，at(k)为期望加速度，Δxdes为期望车距，v2(k)为K时刻的本车车速，th为安全时距，x0为最小固定车距。优选的，所述建立上位控制运动学模型还包括：根据恒定车头时距策略建立车辆的纵向动力学模型，所述纵向动力学模型：vref(k+1)＝vref(k)+a1(k)Ts-a2(k)Ts；v2(k+1)＝v2(k)+a2(k)Ts；其中，Δx(k+1)为K+1时刻本车与前车的间距，Δx(k)为K时刻本车与前车的间距，vref(k)为K时刻两车间的相对速度，vref(k+1)为K+1时刻两车间的相对速度，v2(k+1)为K+1时刻的本车车速，a1(k)为K时刻前车的加速度，j2(k+1)为本车在K+1时刻加速度的变化率。优选的，所述建立下位控制逆纵向动力学模型，并根据所述期望加速度和所述期望车距确定期望节气门开度或期望制动踏板开度，包括：建立汽车驱动工况行驶方程：计算得到发动机输出扭矩，其中，Ttq为发动机输出扭矩，ig为变速箱速比，i0为主传动比，ηT为传动效率，r为车轮半径，G为作用于汽车的重力，f为滚动阻力系数，α为坡度角，CD为空气阻力系数，A为迎风面积，ua为车速，δ为汽车旋转质量换算系数，m为汽车质量，a为汽车加速度；利用发动机MAP图查表得到发动机输出扭矩对应的节气门开度。优选的，所述建立下位控制逆纵向动力学模型，并根据所述期望加速度和所述期望车距确定期望节气门开度或期望制动踏板位置，包括：建立汽车制动工况下制动方程：计算制动力矩，其中，Tb为制动力矩；获取每个车轮的制动压力Pb，并根据公式：计算制动压力最大值Pbmax，其中，Ab为摩擦片与制动盘的接触面积，rb为制动半径，μb为刹车片与刹车盘之间的摩擦系数；根据公式：计算得到期望制动踏板开度。优选的，还包括：设置模糊PID控制算法对所述期望加速度进行模糊控制，使车辆加速度对期望加速度的误差快速收敛。本专利技术还提供一种车辆自适应巡航控制系统，包括：建模单元，用于设置车间距约束条件、加速度约束条件和车速约束条件，并建立上位控制运动学模型和下位控制逆纵向动力学模型；上位控制单元，用于获取前车和本车的两辆车头端部的瞬间距离和本车不同时刻车速的加速度，并根据所述控制运动学模型确定期望车距和期望加速度，以控制两车间的实际车距小于所述期望车距；下位控制单元，用于根据所述下位控制逆纵向动力学模型、所述期望加速度和所述期望车距确定期望节气门开度或期望制动踏板开度，以控制车辆的车速。优选的，所述下位控制单元包括：驱动工况控制单元，用于建立汽车驱动工况行驶方程：计算得到发动机输出扭矩，并利用发动机MAP图查表得到发动机输出扭矩对应的节气门开度；其中，Ttq为发动机输出扭矩，ig为变速箱速比，i0为主传动比，ηT为传动效率，r为车轮半径，G为作用于汽车的重力，f为滚动阻力系数，α为坡度角，CD为空气阻力系数，A为迎风面积，ua为车速，δ为汽车旋转质量换算系数，m为汽车质量，a为汽车加速度。优选的，所述下位控制单元包括：制动工况控制单元，用于建立汽车制动工况下制动方程：计算制动力矩，其中，Tb为制动力矩；所述制动工况控制单元还用于获取每个车轮的制动压力Pb，并根据公式：计算制动压力最大值Pbmax，其中，Ab为摩擦片与制动盘的接触面积，rb为制动半径，μb为刹车片与刹车盘之间的摩擦系数；所述制动工况控制单元还根据公式：计算得到期望制动踏板开度。优选的，所述下位控制单元包括：模糊控制单元，用于设置模糊PID控制算法对所述期望加速度进行模糊控制，使车辆加速度对期望加速度的误差快速收敛。本专利技术提供一种车辆自适应巡航控制方法及系统，通过建立上位控制运动学模型和下位控制逆纵向动力学模型，以计算得到期望节气门开度和期望制动踏板开度，进而控制车辆的车速。解决现有车辆自适应巡航控制存在车辆加速度控制考虑不够充分，易造成舒适性和燃油性的问题，能提高车辆自适应巡航控制的智能性和安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。图1：是本专利技术提供的一种车辆自适应巡航控制方法流程图。图2：是本专利技术实施例提供的一种自适应巡航控制逻辑图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术实施例作进一步的详细说明。针对当前车辆自适应巡航控制舒适性不高和燃油性不好的问题，本专利技术提供一种车辆自适应巡航控制方法及系统，通过建立上位控制运动学模型和下位控制逆纵向动力学模型，以计算得到期望节气门开度和期望制动踏板开度，进而控制车辆的车速。解决现有车辆自适应巡航控制存在车辆加速度控制考虑不够充分，易造成舒适性和燃油性的问题，能提高车辆自适应巡航控制的智能性和安全性。如图1和图2所示，一种车辆自适应巡航控制方法，包括：S1：设置车间距约束条件、加速度约束条件和车速约束条件，并建立上位控制运动学模型；S2：获取前车和本车的两辆车头端部的瞬间距离和本车不同时刻车速的加速度，并根据所述控制运动学模型确定期望车距和期望加速度，以控制两车间的实际车距小于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆自适应巡航控制方法，其特征在于，包括：设置车间距约束条件、加速度约束条件和车速约束条件，并建立上位控制运动学模型；获取前车和本车的两辆车头端部的瞬间距离和本车不同时刻车速的加速度，并根据所述控制运动学模型确定期望车距和期望加速度，以控制两车间的实际车距小于所述期望车距；建立下位控制逆纵向动力学模型，并根据所述期望加速度和所述期望车距确定期望节气门开度或期望制动踏板开度，以控制车辆的车速。

【技术特征摘要】
1.一种车辆自适应巡航控制方法，其特征在于，包括：设置车间距约束条件、加速度约束条件和车速约束条件，并建立上位控制运动学模型；获取前车和本车的两辆车头端部的瞬间距离和本车不同时刻车速的加速度，并根据所述控制运动学模型确定期望车距和期望加速度，以控制两车间的实际车距小于所述期望车距；建立下位控制逆纵向动力学模型，并根据所述期望加速度和所述期望车距确定期望节气门开度或期望制动踏板开度，以控制车辆的车速。2.根据权利要求1所述的车辆自适应巡航控制方法，其特征在于，所述建立上位控制运动学模型包括：根据本车与前车之前的相互纵向动力学特性，建立车辆运动学关系模型；所述车辆运动学关系模型包括：和Δxdes＝th·v2(k)+x0，其中，a2(k)为K时刻本车的加速度，a2(k+1)为K+1时刻本车的加速度，τ为时间常数，Ts为采样周期，at(k)为期望加速度，Δxdes为期望车距，v2(k)为K时刻的本车车速，th为安全时距，x0为最小固定车距。3.根据权利要求2所述的车辆自适应巡航控制方法，其特征在于，所述建立上位控制运动学模型还包括：根据恒定车头时距策略建立车辆的纵向动力学模型，所述纵向动力学模型：vref(k+1)＝vref(k)+a1(k)Ts-a2(k)Ts；v2(k+1)＝v2(k)+a2(k)Ts；其中，Δx(k+1)为K+1时刻本车与前车的间距，Δx(k)为K时刻本车与前车的间距，vref(k)为K时刻两车间的相对速度，vref(k+1)为K+1时刻两车间的相对速度，v2(k+1)为K+1时刻的本车车速，a1(k)为K时刻前车的加速度，j2(k+1)为本车在K+1时刻加速度的变化率。4.根据权利要求3所述的车辆自适应巡航控制方法，其特征在于，所述建立下位控制逆纵向动力学模型，并根据所述期望加速度和所述期望车距确定期望节气门开度或期望制动踏板开度，包括：建立汽车驱动工况行驶方程：计算得到发动机输出扭矩，其中，Ttq为发动机输出扭矩，ig为变速箱速比，i0为主传动比，ηT为传动效率，r为车轮半径，G为作用于汽车的重力，f为滚动阻力系数，α为坡度角，CD为空气阻力系数，A为迎风面积，ua为车速，δ为汽车旋转质量换算系数，m为汽车质量，a为汽车加速度；利用发动机MAP图查表得到发动机输出扭矩对应的节气门开度。5.根据权利要求4所述的车辆自适应巡航控制方法，其特征在于，所述建立下位控制逆纵向动力学模型，并根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜建满，吴琼，岳丽姣，徐春梅，
申请(专利权)人：安徽江淮汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34