基于模式自動切換的自適應巡航控制的非線性模型預測控制方法

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基于模式自動切換的自適應巡航控制的非線性模型預測控制方法

將非線性模型預測控制（NMPC）方法應用于自適應巡航控制系統（ACC）和巡航控制系統（CC）的設計之中。提出了一種算法，即根據前方車輛的情況在ACC和CC之間進行模式切換。原有的模型都是基于模型預測控制器（MPC）方程的算法，根據所希望的速度和距離，得到參考軌跡的預測。基于原有模型的工作模式轉換，設計了NMPC的模式轉換，用于加速踏板和制動踏板的開度控制。NMPC的狀態，只包含跟隨車輛的狀態，通過增加前車狀態來進行擴展。對ACC和CC中各個模式的參考軌跡進行了研究，包括車輛速度的預測、所需的跟蹤距離、所需的巡航速度、車輛之間跟蹤距離的預測，以及相對速度的預測。此外，為了通過NMPC來實現ACC和CC之間的自動切換，提出了一種基于變化參考軌跡的算法。所提出的方法是為了避免單獨設計兩個控制回路，用來調節制動和加速踏板的開度。此外，跟蹤目標的距離也被納入NMPC的設計之中，以便在距離和速度追蹤上的控制更加平順。

采集不同交通場景的數據，在Matlab/Simulink中建立ACC的仿真模型，通過仿真結果顯示出所提出方法的可行性。另外，將所提出方法與基于外循環和內循環控制器方法相比，在距離和速度跟蹤、制動和加速踏板開度的控制上更加平順。

刊名：Control Engineering Practice（英）

刊期：2014年第2期

作者：Payman Shakouri et al

編譯：陳鵬飛