提高自動(dòng)駕駛車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性

提高自動(dòng)駕駛車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性

通過合理設(shè)置約束條件，提出一種自動(dòng)駕駛車輛燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化控制技術(shù)，可用于在縱向車輛跟隨模式下得到最佳速度軌跡，同時(shí)確保與前車距離即短又安全。燃油消耗（FC）的優(yōu)化控制通過將車輛加速度作為參數(shù)，建立成本函數(shù)，通過優(yōu)化這一參數(shù)實(shí)現(xiàn)成本函數(shù)最小化，提高自動(dòng)駕駛車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。

在已知車輛整個(gè)行駛路徑環(huán)境情況下，采用離線動(dòng)態(tài)編程（DP）算法，保證成本函數(shù)最小化。通過仿真表明，燃油經(jīng)濟(jì)性（FE）增加了17%；但實(shí)際車輛行駛中不可能完全預(yù)知車輛行駛環(huán)境，這時(shí)需結(jié)合模型預(yù)測控制（MPC）算法實(shí)時(shí)對燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行改善，改善程度與可預(yù)測車輛行駛環(huán)境水平成正比，可預(yù)測車輛行駛環(huán)境范圍越廣，越能更好的提高燃油經(jīng)濟(jì)性。采用DP結(jié)合MPC算法進(jìn)行車輛速度軌跡規(guī)劃，至少需1.5s（FE增加了12%）預(yù)測時(shí)間，如果有20s及以上預(yù)測時(shí)間，采用這兩種算法所規(guī)劃的結(jié)果，與已知車輛整個(gè)行駛路徑環(huán)境所規(guī)劃的結(jié)果，有同樣的提高燃油經(jīng)濟(jì)性效果（均為17%）。

文中采用DP及MPC算法設(shè)計(jì)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(dòng)駕駛車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。將控制器安裝在某款自動(dòng)駕駛車輛上進(jìn)行仿真模擬，結(jié)果表明，車輛燃油經(jīng)濟(jì)性顯著改善，提高了13.1%～16.7%。

以采用DP及MPC算法規(guī)劃的最佳速度軌跡行駛的自動(dòng)駕駛車輛，其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)循環(huán)測試時(shí)，速度誤差超過法規(guī)規(guī)定，但從實(shí)際交通情況來看，其規(guī)劃的軌跡仍然是安全和可接受的。因此根據(jù)文中的研究結(jié)果，建議監(jiān)管機(jī)構(gòu)考慮放松規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)循環(huán)中，標(biāo)準(zhǔn)速度軌跡的恒定速度誤差限制，從而鼓勵(lì)自動(dòng)駕駛汽車采用文中提及的方法提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

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

編譯：徐嘉浩