第24卷第8期2007年8月

机 电 工 程

MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGMAGAZINEVo.l24No.8

Aug.2007

车辆加速度自适应控制器的设计

李家文,计时鸣,高 锋,李克强

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(1.浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室,浙江杭州310032;

2.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084)

摘 要:由于车辆本身的非线性和外界环境对它的影响,车辆的加速度控制具有较大的不确定性。利用

最小二乘递推算法和广义最小方差控制率设计了针对车辆加速度控制的自适应控制器。仿真结果表明,该方法能够有效地实现在不确定性条件下车辆实际加速度对期望加速度的良好跟踪。关键词:加速度控制;最小二乘递推;最小方差中图分类号:U471.1;TP273 文献标识码:A

文章编号:1001-4551(2007)08-0061-03

Designofadaptivecontrolleronvehicleacceleration

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LIJia wen,JIShi ming,GAOFeng,LIKe qiang

(1.TheMOEkeylaboratoryofMechanicalManufactureandAutomation,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,China;

2.StateKeyLaboratoryofAutomotiveSafetyandEnergy,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

Abstract:Onaccountofthenonlinearityandtheinfluenceoftheenvironment,there remuchincertitudereasonsinthecontrolofvehicle sacceleration.Byanalyzingtheseveralsituationsofthevehiclemovement,usingtherecursiveleastsquaresmethodandthegeneralizedleastsquareerrormethod,anadaptivecontrollerofvehicle saccelerationwasdesigned.Thesimulationshowsthatthecontrollertakesagoodeffecttofollowthedesirableacceleration,duringtheincertitude.Keywords:accelerationcontro;lrecursiveleastsquaresmethod;generalizedleastsquareerror

0 前 言

公路交通安全问题一向是各国政府和社会关注的重要问题。长期以来,汽车的安全性主要取决于驾驶人员,其中由驾驶员失误引发的交通事故占90%以上。尽管研究了很多被动安全措施来减小事故后的人员伤亡,但引发交通事故的根本原因仍未得到很好的解决。近几年来主动安全措施越来越得到重视,智能交通的概念逐渐为大家所熟知,而自适应巡航系统(ACC)就是智能交通中针对车辆的一项主动安全技术

[1,2]

于车辆本身(例如发动机,轮胎等)具有的非线性以及外界环境(例如道路坡度,风阻等)对车辆的影响,导致车辆的纵向运动具有较大的不确定性,使得车辆的状态处在不断的变化中。所以即便在对系统进行线性化处理以后,表征系统特性的各项参数仍然会随时发生变化,这使得受参数影响较大的控制器不能使用,例如PID控制器。本研究利用最小二乘递推算法对系统的状态参数进行实时辨识,使得系统的控制算法能够针对各种工况进行相应控制,为状态时变系统的控制提供了一种途径。1.1 系统状态的识别

本研究利用了清华大学汽车安全与节能国家重点实验室基于车辆ACC控制器所开发的线性化模型

[3]

。ACC系统通过自动控制自车的加速度以保持

自车与前车的距离,从而增加汽车的主动安全,同时也大大减轻驾驶员在驾驶时的劳动强度。

本研究针对自适应巡航系统的加速度控制,介绍了车辆加速度自适应控制器的设计。

。

针对车辆的非线性,在该模型的基础上增加了系统的逆模型,使原先由节气门到加速度的车辆运动关系变为输入是期望加速度,输出是实际加速度的近似线性模型。

利用CARMA模型来描述该线性化后的系统:

1 控制方法的描述

车辆的加速度控制属于车辆的纵向运动控制。由

收稿日期:2007-04-05

作者简介:李家文(1981-),男,山东日照人,主要从事车辆纵向运动控制方面的研究。