提高自動駕駛車輛的燃油經濟性

提高自動駕駛車輛的燃油經濟性

通過合理設置約束條件，提出一種自動駕駛車輛燃油經濟性優化控制技術，可用于在縱向車輛跟隨模式下得到最佳速度軌跡，同時確保與前車距離即短又安全。燃油消耗（FC）的優化控制通過將車輛加速度作為參數，建立成本函數，通過優化這一參數實現成本函數最小化，提高自動駕駛車輛的燃油經濟性。

在已知車輛整個行駛路徑環境情況下，采用離線動態編程（DP）算法，保證成本函數最小化。通過仿真表明，燃油經濟性（FE）增加了17%；但實際車輛行駛中不可能完全預知車輛行駛環境，這時需結合模型預測控制（MPC）算法實時對燃油經濟性進行改善，改善程度與可預測車輛行駛環境水平成正比，可預測車輛行駛環境范圍越廣，越能更好的提高燃油經濟性。采用DP結合MPC算法進行車輛速度軌跡規劃，至少需1.5s（FE增加了12%）預測時間，如果有20s及以上預測時間，采用這兩種算法所規劃的結果，與已知車輛整個行駛路徑環境所規劃的結果，有同樣的提高燃油經濟性效果（均為17%）。

文中采用DP及MPC算法設計出一種控制器，可以生成最佳速度軌跡，使車輛加速度最小化，從而提高自動駕駛車輛的燃油經濟性。將控制器安裝在某款自動駕駛車輛上進行仿真模擬，結果表明，車輛燃油經濟性顯著改善，提高了13.1%～16.7%。

以采用DP及MPC算法規劃的最佳速度軌跡行駛的自動駕駛車輛，其進行標準驅動循環測試時，速度誤差超過法規規定，但從實際交通情況來看，其規劃的軌跡仍然是安全和可接受的。因此根據文中的研究結果，建議監管機構考慮放松規定的標準驅動循環中，標準速度軌跡的恒定速度誤差限制，從而鼓勵自動駕駛汽車采用文中提及的方法提高燃油經濟性。

Niket Prakash.Proceedings of the ASME 2016 Dynamic Systems and Control Conference（英）

編譯：徐嘉浩