检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：冷姚重庆交通大学

学位级别：硕士

作为智能车辆核心关键技术,轨迹规划和跟踪控制决定着整车安全性、经济性和舒适性等多种性能,针对规划和控制的多目标优化问题,进行智能车辆结构化道路换道轨迹规划及轨迹跟踪控制多性能目标优化以及高实时性算法研究,能够有效提升车辆... 详细信息

作为智能车辆核心关键技术,轨迹规划和跟踪控制决定着整车安全性、经济性和舒适性等多种性能,针对规划和控制的多目标优化问题,进行智能车辆结构化道路换道轨迹规划及轨迹跟踪控制多性能目标优化以及高实时性算法研究,能够有效提升车辆的智能化水平。结合国家重点研发计划项目(2016YFB0100905)和重庆市自然科学基金项目(cstc2018jcyj AX0422)的部分研究内容,考虑多车运动状态的复杂场景下的换道轨迹规划与轨迹跟踪控制,以提高车辆的安全、舒适、经济性等多种性能及控制算法实时性为目标,提出了结构化道路换道轨迹规划算法和轨迹跟踪显式模型预测控制算法。具体研究内容如下:(1)结构化道路换道轨迹规划研究。针对结构化道路上复杂交通环境下智能车辆的换道轨迹规划问题,提出基于改进人工势场法的换道轨形规划算法和基于改进RRT的换道速度规划算法。采用Frenet坐标系,将弯曲道路的轨迹规划转化为直线道路的轨迹规划问题。将轨迹规划分为轨形规划和速度规划两个低维规划问题,通过改进人工势场算法对车辆的换道轨迹形状进行规划,其中轨迹长度及用时作为轨迹的两个重要参数,通过GA-BP神经网络进行预测,提高换道的拟人化程度。纵向速度规划中,基于位移时间S-T图建立了周围环境的数学图形表达,利用改进RRT算法实现已知轨形参数下的最优速度规划,并仿真验证轨迹规划算法的有效性。(2)基于多目标优化的轨迹跟踪控制研究。针对智能车辆轨迹跟踪控制的跟踪精确性、行驶稳定性和舒适性等多目标优化控制问题,提出基于显式模型预测控制理论的纵、横向轨迹跟踪控制方法。对跟踪精确性、行驶稳定性、舒适性进行量化分析。将轨迹跟踪控制分为纵向跟踪控制(LOF)和横向跟踪控制(LAF)。为解决模型预测控制在线优化效率低的问题,基于高实时性显式模型预测控制(EMPC)理论,将传统模型预测控制系统中的在线反复优化求解问题转化为与之等价的显式多面体分段仿射系统,运用参数分区上的显式控制律求得最优控制量。分别对纵向和横向跟踪控制设计EMPC-LOF和EMPC-LAF控制器,并仿真验证控制方法的有效性。(3)换道轨迹规划及轨迹跟踪联合仿真。提供一种基于MATLAB/Simulink和Carsim仿真软件的轨迹规划及轨迹跟踪控制联合仿真验证方法,利用搭建的联合仿真平台验证复杂换道场景下的轨迹规划和跟踪控制算法的综合性能。

关键词：智能车辆多性能目标优化轨迹规划轨迹跟踪显式模型预测控制

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车辆多目标自适应巡航显式模型预测控制

引用

交通运输工程学报 2020年第3期20卷 206-216页

作者：赵树恩冷姚邵毅明重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

为了兼顾车辆自适应巡航控制(ACC)系统的跟踪控制效果和实时性,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的车辆多目标自适应巡航控制方法;基于车辆间运动学关系建立自适应巡航控制运动学模型,根据预测控制理论推导预测时域内的跟踪误差预... 详细信息

为了兼顾车辆自适应巡航控制(ACC)系统的跟踪控制效果和实时性,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的车辆多目标自适应巡航控制方法;基于车辆间运动学关系建立自适应巡航控制运动学模型,根据预测控制理论推导预测时域内的跟踪误差预测模型,并确定车辆安全性、跟踪性、经济性和舒适性等多性能目标函数和约束条件;运用显式模型预测控制中的多参数规划理论,将基于反复在线优化计算的闭环模型预测控制系统转化为与之等价的显式多面体分段仿射(PPWA)系统,通过离线计算获得期望加速度与距离误差、速度误差、自车加速度和前车加速度等状态变量之间的最优控制律,并设计在线查表的搜索流程,通过定位当前状态所处分区,并应用该分区的显式控制律实现自适应巡航控制;进行了纵向跟踪工况仿真验证,并与传统MPC-ACC控制方法进行对比。对比结果表明:在前车正弦加减速工况下,EMPC-ACC控制器单步运算速度比MPC-ACC控制器平均提升了53.51%,EMPC-ACC控制下的平均距离跟踪误差为0.220 3 m,平均速度误差为0.340 1 m·s-1;在前车阶跃加减速工况下,EMPC-ACC控制器单步运算速度比MPC-ACC控制器平均提升了72.96%,EMPC-ACC控制下的平均距离跟踪误差为0.331 9 m,平均速度误差为0.399 1 m·s-1。可见,提出的EMPC-ACC控制算法在保证纵向跟踪性能的前提下,有效地提高了自适应巡航控制的实时性。

关键词：汽车工程自适应巡航控制多性能目标优化显式模型预测控制多面体分段仿射多参数二次规划

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城市非信控多交叉路口多车协同控制方法

引用

汽车技术 2022年第11期 16-23页

作者：于杰江发潮孔伟伟罗禹贡中国农业大学北京100083 清华大学北京100084

为解决城市非信控多交叉路口环境的道路通行效率与车辆燃油经济性的协同优化问题,基于车路协同技术提出了一种多车协同控制方法。首先,建立了多层递阶分布式协调控制架构,包括宏观交通优化层和微观车辆队列控制层,分别对每个交叉路口子... 详细信息

为解决城市非信控多交叉路口环境的道路通行效率与车辆燃油经济性的协同优化问题,基于车路协同技术提出了一种多车协同控制方法。首先,建立了多层递阶分布式协调控制架构,包括宏观交通优化层和微观车辆队列控制层,分别对每个交叉路口子区域进行集中式优化控制和对每个车辆队列进行分布式优化控制。最后,针对12个典型非信控交叉路口,利用MATLAB/SUMO软件进行联合仿真,并与现有常用的多交叉路口多车协同控制方法进行对比分析,结果表明,所提出的方法平均行程时间缩短约57.99%,平均速度提升约29.76%,同时降低约13.66%的能耗,实现了道路交通效率和车辆燃油经济性的同时提升。

关键词：多性能目标优化模型预测控制车路协同控制多车协同控制非信控多交叉路口

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城市非信控多交叉路口多车协同控制方法

城市非信控多交叉路口多车协同控制方法

引用

2022中国汽车工程学会年会暨展览会

作者：于杰江发潮孔伟伟罗禹贡中国农业大学清华大学

关键词：多性能目标优化模型预测控制车路协同控制多车协同控制非信控多交叉路口

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