[发明专利]用于智能电动汽车的多目标优化控制方法及控制系统

说明书

本发明提供了一种用于智能电动汽车的多目标优化控制方法及控制系统，根据智能电动汽车在驾驶安全性，乘员舒适性和驾驶准确性三个方面的需求，分别建立驾驶安全性目标函数，乘员舒适性目标函数，驾驶准确性目标函数；根据智能电动汽车系统约束条件，构建使得各性能目标同时达到最优的的数学模型；将智能电动汽车的驾驶安全性，乘员舒适性和驾驶准确性等三方面的性能指标转化成为单一指标，采用基于Pareto最优的多目标优化算法进行多目标规划控制模型的求解得最优值。本发明所述的用于智能电动汽车的多目标优化控制方法及控制系统，通过构建多目标优化问题，解决了驾驶安全性，乘员舒适性和驾驶准确性之间的矛盾。

技术领域

本发明属于智能汽车自动驾驶领域，尤其是涉及一种用于智能电动汽车的多目标优化控制方法及控制系统。

背景技术

近年来，随着计算机、互联网、通信导航、自动控制、人工智能、机器视觉、高精度地图等高新技术与先进汽车技术的快速融合，智能汽车(或无人驾驶汽车、自动驾驶汽车)已经成为世界汽车工程领域的研究热点和汽车产业增长的新动力。汽车电子系统已经完成从最初提供重要车载功能演变到高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistant Systems，ADAS)，甚至是完全无人驾驶的重要载体，从感知和驱动的机电构件到高性能高负载的处理器，汽车电子始终扮演着重要的角色。由于电子器件不仅越来越便宜，在消费电子产品的推动下，其功能也越来越强大，足以处理车载领域的多个功能。电子控制单元(ElectronicControl Unit，ECU)的功能集成化趋势将愈发明显。

现有ADAS系统多仅仅针对某一单一场景或工况进行设计，但是，随着车载ADAS的系统的逐渐增多，如果每个ADAS系统都是各自独立工作，没有针对本车所处的真实场景及工况进行综合考虑，没有考虑到车辆动力学参数的多目标优化，车辆最终的控制效果可能较差，甚至出现车辆失稳等重大安全隐患。此外，为增强车上乘员对智能电动汽车的信任度，提高乘员乘坐舒适性，需要对智能电动汽车车载ADAS提出更高的要求：保障车辆驾驶安全性的同时，提高乘员舒适性及自动驾驶准确性。实现新一代智能电动汽车ADAS功能的关键在于，提出一种基于多目标优化的方法，即综合考虑驾驶安全性目标函数、乘员舒适性目标函数及驾驶准确性目标函数。目前，国内外考虑单一目标的ADAS已经有初步的成果，但综合考虑三者之间的多目标优化的方法仍未见诸于报道。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于智能电动汽车的多目标优化控制方法，以解决驾驶安全性、乘员舒适性和驾驶准确性三者之间同时实现互相矛盾的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于智能电动汽车的多目标优化控制方法，包括以下步骤：

根据智能电动汽车在驾驶安全性，乘员舒适性和驾驶准确性三个方面的需求，分别建立驾驶安全性目标函数J_R(t)，乘员舒适性目标函数J_C(t)，驾驶准确性目标函数J_A(t)；

根据智能电动汽车系统约束条件，构建使得各性能目标同时达到最优的实时任务参数集，即建立多目标优化问题的数学模型；

将智能电动汽车的驾驶安全性，乘员舒适性和驾驶准确性等三方面的性能指标转化成为单一指标，采用基于Pareto最优的多目标优化算法进行多目标规划控制模型的求解，使智能电动汽车实现驾驶安全性，乘员舒适性和驾驶准确性等三个方面性能的最优值。

进一步的，所述驾驶安全性目标函数J_R(t)的建立方法为：

综合考虑汽车侧向加速度表现J_r1以及汽车侧倾角表现J_r2，确定智能电动汽车的驾驶安全性能指标J_R，其中，

J_r1可以表述如下：