基于尾部避撞的协同自适应巡航控制系统模型预测控制



基于尾部避撞的协同自适应巡航控制系统模型预测控制

自适应巡航控制系统（ACC）能够提高车辆行驶安全性和乘坐舒适性，但因车队不能保持线性稳定性而不能提高交通流通效率，但协同自适应巡航控制系统（CACC）可以做到。此系统的主要运行原理是在保持线性稳定性前提下进行车辆间的无线通信以获得小型车辆间距。但是还没有通用的CACC控制器,大多数CACC控制器都只适应于特定的场合。

提出一种促进开发协同自适应巡航控制计划实现的模型预测控制(MPC)方法。模型预测控制结构替代了原始的PID结构,能随执行机构限制和参数估计的变化做出相应的变化。在与前车保持安全距离的前提下，该方法除具有常规的CACC功能外,也具有尾部碰撞控制功能。用Matlab Simulink模型预测控制工具箱对结果进行仿真，验证了该方法的有效性。

采用MPC方法的系统需要严格的限定条件。每个模型预测控制器需要设定相应的限制和柔度；与前车车辆间的距离误差有最大值，而对于后面车辆没有最大值的限制；与前车车辆间的速度误差有最大值和最小值的限制，但对于后面车辆没有最小值的限制；本车保持车辆稳定性的速度限制源于执行器和横向控制器。同时为确保系统线性稳定，必须确保加速度为正时，车辆的加速度低于前面车辆的加速度；加速度为负时，车辆加速度最小。

考察了改进的CACC控制器的使用,在确保与前车没有危险的前提下，该控制器实现了与前面车辆保持刚好能避免碰撞的空间策略，避免与后面车辆尾部碰撞。但该控制器优先与前车保持安全距离，避免尾部碰撞只是附带的功能。

Feyyaz Emre Sancar et al.2014 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV). Dearborn, Michigan, USAJune 8-11, 2014.

编译：赵唤