龚建伟-朱伟

课题围绕智能车辆纵向速度跟踪与控制，从智能车辆纵向动力学建模与执行器设计、速度跟踪控制、全速范围跟车控制、实时经济车速控制等方面开展以下研究工作。

本章引入车间反应距离的概念。自车距离目标车辆一定距离时开始对目标车辆行为做出反应，而在此距离之外不受目标车辆影响，只受驾驶员设定巡航速度控制，称此距离为车间反应距离

车间反应时距 tr与驾驶员设定限速、安全时距、自车速度以及目标车辆速度有关，式(4.2)可改写为：

1) 首先判断是否检测到目标车辆，检测到目标车辆时标识符 Eflag=1，否则 Eflag=0； 2) 前方存在目标车辆时，判断两车相对距离 d 是否超出车间反应距离 dr； 3) d≤dr时，使用自车速度 vs和雷达检测到的两车相对速度 Δv 来计算前车速度 vp，vp=vs+Δv，期望车间距误差 Δd=d-dd，并判断 vp是否超过自车驾驶员设定限速 vset； 4) 当 Eflag=0、或 d>dr、或 vp>vset时，虚拟一目标车辆，令其速度为 vset，期望车北京理工大学博士学位论文 65 间距误差 Δd 为 0，相对速度为(vset-vs)。否则使用检测到的目标车辆信息； 5) 将检测到的或虚拟的目标车辆信息带入 LQR 或 MPC 控制器求解得到 ades。

5.1 节设计并实现反应时距内遇到红灯减速停车和避免红灯期间车辆怠速运行两种车速控制思想

1) 首先判断 DSRC 范围内前方是否存在信号灯，存在时标识符 Dflag=1，否则Dflag=0；Dflag=1 时，判断自车与信号灯距离 d=Srg-Ss是否超出车间反应距离 dr(视信号灯为静止车辆而得到的扩展概念)；

1) 当前信号灯状态为绿灯，如果车辆保持当前速度行驶，到达信号灯位置信号灯状态变为红灯时(对应图 5.3a 中 vset,2情况)，应判断自车速度限值 vmax是否大于 vr。vmax>vr时，控制自车加速至(vmax+vr)/2，否则控制自车减速至 vg，以避免红灯期间车辆怠速运行。图 5.3a 中 vset,1和 vset,3对应车辆到达信号灯位置时信号灯状态为绿灯的情况，此时可保持车速不变

2) 当前信号灯状态为红灯，如果车辆保持当前速度行驶，到达信号灯位置信号灯状态仍为红灯时(对应图 5.3b 中 vset,4情况)，应控制自车减速至 vg，否则保持车速不变。

2) 设计了一种模型预测速度跟踪控制方法。使用一个无需标定的切换逻辑来确定驱动或制动控制，结合简化逆纵向动力学模型和 MPC 自适应调节，该切换逻辑可在不同行驶工况下充分利用发动机辅助制动，并自动避免驱动/ 制动频繁切换或高频波动；使用简化 QP 求解算法，系统最终实时运行于 16 位单片机中；系统对于气压制动延时长、整车质量重、越野路况行驶时道路阻力波动大的越野车辆依然有效，可作为智能车辆车体运动控制得力技术加以推广；

和大多数纵向控制方法一样，本章所设计的速度跟踪控制系统分为上位控制器和下位控制器。上位控制器计算期望加速度以“快速”、“平稳”地跟踪期望速度轨迹，而下位控制器协调驱动和制动实现期望加速度[66,91,92]。不同之处在于，本章下位控制器不需要精确跟踪期望加速度，而是由上位控制器中 MPC 控制算法自适应调节期望加速度大小，从而实现高精度速度跟踪控制。因此，下位控制器只需要使用一个简化的逆纵向动力学模型来减少线性化车辆模型带来的模型误差和忽略的动力学特性(特别是有级自动变速器挡位变化时)

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