基于模式自动切换的自适应巡航控制的非线性模型预测控制方法



基于模式自动切换的自适应巡航控制的非线性模型预测控制方法

将非线性模型预测控制（NMPC）方法应用于自适应巡航控制系统（ACC）和巡航控制系统（CC）的设计之中。提出了一种算法，即根据前方车辆的情况在ACC和CC之间进行模式切换。原有的模型都是基于模型预测控制器（MPC）方程的算法，根据所希望的速度和距离，得到参考轨迹的预测。基于原有模型的工作模式转换，设计了NMPC的模式转换，用于加速踏板和制动踏板的开度控制。NMPC的状态，只包含跟随车辆的状态，通过增加前车状态来进行扩展。对ACC和CC中各个模式的参考轨迹进行了研究，包括车辆速度的预测、所需的跟踪距离、所需的巡航速度、车辆之间跟踪距离的预测，以及相对速度的预测。此外，为了通过NMPC来实现ACC和CC之间的自动切换，提出了一种基于变化参考轨迹的算法。所提出的方法是为了避免单独设计两个控制回路，用来调节制动和加速踏板的开度。此外，跟踪目标的距离也被纳入NMPC的设计之中，以便在距离和速度追踪上的控制更加平顺。

采集不同交通场景的数据，在Matlab/Simulink中建立ACC的仿真模型，通过仿真结果显示出所提出方法的可行性。另外，将所提出方法与基于外循环和内循环控制器方法相比，在距离和速度跟踪、制动和加速踏板开度的控制上更加平顺。

刊名：Control Engineering Practice（英）

刊期：2014年第2期

作者：Payman Shakouri et al

编译：陈鹏飞