[发明专利]一种期望安全距离动态调节的汽车自适应巡航控制方法

说明书

一种期望安全距离动态调节的汽车自适应巡航控制方法，其特征在于，该方法包括切换安全距离策略模块、MPC控制器、加速度控制转换模块和CarSim车辆模型；切换安全距离策略模块用于确定期望安全距离与期望速度；MPC控制器根据期望安全距离、期望速度以及汽车行驶状态，求解出汽车的加速度；CarSim车辆模型用于输出汽车的实际行驶状态，包括本车速度、本车加速度、相对速度、相对距离、挡位和发动机转速；加速度控制转换模块将MPC优化出的加速度转换为节气门开度和制动主缸压力，并输入给CarSim车辆模型，实现自适应巡航车辆与前车安全协同控制。

技术领域：

本发明涉及汽车纵向运动学控制领域，具体地说是一种期望安全距离动态调节的汽车自适应巡航控制方法。

背景技术：

随着高级辅助驾驶系统的快速发展，汽车正变得越来越智能，为人们的出行带来了极大的便利，不断提升人们生活的幸福感。自适应巡航控制(ACC)作为高级辅助驾驶系统的核心，现如今被越来越多的人使用，以减轻驾驶过程中的压力，同时也可以避免驾驶员的操作失误，提高汽车行驶过程中的安全性，但是在自适应巡航控制安全距离策略的选择上，往往采用单一的安全距离策。目前，最常见的安全距离算法是基于车头时距的安全距离策略，由于基于车头时距的安全距离策略计算公式简单，可以提升系统运行的实时性，同时也能在与前车保证安全的前提下与前车协同控制，但是基于车头时距的安全距离策略计算出的安全距离相对保守，这会导致自适应巡航车辆对道路的利用率不够高，同时没有考虑前车速度变化以及路面附着系数对于安全距离的影响。因此在保证与前车安全的前提，考虑前车速度变化以及路面情况，提高汽车通行效率，改善道路拥堵问题具有重要意义。

在自适应巡航控制算法方面，传统的控制方法主要有PID控制、模糊控制、最优控制和滑模控制等。但上述方法通常只能利用当前的环境信息和汽车状态，并且难以考虑环境和汽车的约束条件，而模型预测控制(Model predictive control，MPC)凭借其在处理多目标、多约束控制问题方面的优势，在智能车辆控制领域得到了广泛应用。

发明内容：

为解决自适应巡航控制算法在安全距离策略选择上并未考虑前车速度变化以及不同路面附着系数对安全距离的影响，可能会带来安全性和道路利用率等问题，本发明提供一种期望安全距离动态调节的汽车自适应巡航控制方法。首先，根据实际两车运动关系，建立两车相互运动学模型；然后，设计一种根据两车相对速度关系进行切换的安全距离策略；最后，基于模型预测控制(MPC)设计自适应巡航控制系统。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种期望安全距离动态调节的汽车自适应巡航控制方法，其特征在于，该方法包括切换安全距离策略模块、MPC控制器、加速度控制转换模块和CarSim车辆模型；切换安全距离策略模块用于确定期望安全距离与期望速度，期望安全距离是根据两车相对速度大小进行定最小安全距离策略和变最小安全距离策略的切换，得出期望安全距离，期望速度为前车速度，通过雷达传感器探测得到；MPC控制器根据期望安全距离、期望速度以及汽车行驶状态，求解出汽车的加速度；CarSim车辆模型用于输出汽车行驶状态，包括本车速度、本车加速度、相对速度、相对距离、挡位和发动机转速；加速度控制转换模块将MPC优化出的加速度转换为节气门开度和制动主缸压力，并输入给CarSim车辆模型，实现自适应巡航车辆在与前车安全协同控制的基础上，考虑前车速度变化以及路面附着系数对安全距离的影响，进一步提高道路利用率，保证自适应巡航车辆行驶过程中的安全性、舒适性以及燃油经济性；

该方法包括以下步骤：

步骤1、设计切换安全距离策略，确定期望安全距离x_des和期望速度v_des；