基于 T-S MPC 的车辆自适应巡航控制策略研究
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TN703

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Research on vehicle adaptive cruise control strategy based on T-S MPC
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    摘要:

    针对于汽车自适应巡航系统面对复杂工 况 时 自 适 应 性 不 强 的 问 题 , 提 出 了 一 种 基 于 T-S模 糊 变 权 重 模 型 预 测 控 制 (Takagi-Sugeno fuzzy modelpredictivecontrol,T-SMPC) 的 自适应巡航分层控制策略 。首先上层控制器基于安全距离模型将 自适应巡航系统划分为定速巡航模式 、多目标优化控制 的 跟 随 模 式 和 紧 急 制 动 模 式 ; 下 层 控 制 器 基 于 车 辆 逆 动 力 学 模 型 ,将 上层控制器输出的期望加速度转变为节气门开度或制动压力 ;其次考虑到权重系数对控制精度的影响 ,建立基于 T-S模糊控 制的变权重模型预测控制器 ;最后搭建 Carsim Simulink联合仿真平台 ,验证控制策略的准确性 、适应性和跟踪响应速度 。结 果表明 ,在定速巡航工况时 ,T-S MPC控制方法跟踪响应时间为 1.54 s,较 PID 和传统 MPC控制跟踪响应快 ;在跟随和混合 工况时 ,T-S MPC控制方法均方根误差为分别为 0.307 3、2.775,均低于 PID、PID+LQR和传统 MPC控制的均方根误差 、并 且自适应性好 ,有效提高了跟车性能与安全性 。

    Abstract:

    Aiming at the problem that the adaptive cruise system of automobile is not adaptive when facing complex working conditions, an adaptive cruise hierarchical control strategy based on Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control (T-S MPC) is proposed. Firstly, the upper controller divides the adaptive cruise system into fixed-speed cruise mode, following mode with multi-objective optimal control and emergency braking mode based on the safety distance model. Thelowercontrollertransformsthe desired acceleration outputfrom the uppercontrollerinto throttleopening or braking pressure based on the inverse vehicle dynamics model. Secondly, considering the influence of the weighting coefficients on the control accuracy, the control strategy is established based on the T-S fuzzy control based variable weightmodelpredictive controller. Finally, Carsim Simulink joint simulation platform is built to verify the accuracy, adaptability and tracking response speed ofthe controlstrategy. The results show thatthe tracking responsetimeofthe T-S MPC controlmethod is1.54 s, which isfasterthan the tracking responseofPID and traditionalMPC controlin the cruising condition. In thefollowing and mixing conditions, therootmean squareerroroftheT-SMPC controlmethod is 0.3073 and 2.775, which is lower than that of the PID, PID+LQR, and traditional MPC control, and it has good adaptability, which effectively improves the following performance and safety. This effectively improves the following performance and safety.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

刘晓龙,张蕾,王清,李然然,安 馨.基于 T-S MPC 的车辆自适应巡航控制策略研究[J].国外电子测量技术,2024,43(7):57-64

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  • 在线发布日期: 2024-08-07
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