提高自动驾驶车辆的燃油经济性

提高自动驾驶车辆的燃油经济性

通过合理设置约束条件，提出一种自动驾驶车辆燃油经济性优化控制技术，可用于在纵向车辆跟随模式下得到最佳速度轨迹，同时确保与前车距离即短又安全。燃油消耗（FC）的优化控制通过将车辆加速度作为参数，建立成本函数，通过优化这一参数实现成本函数最小化，提高自动驾驶车辆的燃油经济性。

在已知车辆整个行驶路径环境情况下，采用离线动态编程（DP）算法，保证成本函数最小化。通过仿真表明，燃油经济性（FE）增加了17%；但实际车辆行驶中不可能完全预知车辆行驶环境，这时需结合模型预测控制（MPC）算法实时对燃油经济性进行改善，改善程度与可预测车辆行驶环境水平成正比，可预测车辆行驶环境范围越广，越能更好的提高燃油经济性。采用DP结合MPC算法进行车辆速度轨迹规划，至少需1.5s（FE增加了12%）预测时间，如果有20s及以上预测时间，采用这两种算法所规划的结果，与已知车辆整个行驶路径环境所规划的结果，有同样的提高燃油经济性效果（均为17%）。

文中采用DP及MPC算法设计出一种控制器，可以生成最佳速度轨迹，使车辆加速度最小化，从而提高自动驾驶车辆的燃油经济性。将控制器安装在某款自动驾驶车辆上进行仿真模拟，结果表明，车辆燃油经济性显著改善，提高了13.1%～16.7%。

以采用DP及MPC算法规划的最佳速度轨迹行驶的自动驾驶车辆，其进行标准驱动循环测试时，速度误差超过法规规定，但从实际交通情况来看，其规划的轨迹仍然是安全和可接受的。因此根据文中的研究结果，建议监管机构考虑放松规定的标准驱动循环中，标准速度轨迹的恒定速度误差限制，从而鼓励自动驾驶汽车采用文中提及的方法提高燃油经济性。

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

编译：徐嘉浩