张亮修，吴光强，2，郭晓晓

(1.同济大学汽车学院，上海 201804； 2.东京大学生产技术研究所，东京 153－8505)

前言

作为巡航系统的增强升级技术，自适应巡航控制(adaptive cruise control，ACC)系统实时控制自车车速和自车与前车的车距，提升驾驶舒适性和安全性。近年来，ACC系统的研究呈现多元化，如城市工况起-停ACC[1]、混合动力车辆ACC[2]、ACC与车道保持相结合[3]、弯道行驶ACC[4]、考虑燃油经济性ACC[5]和综合协调跟踪性、燃油经济性和舒适性的多目标ACC[6]等。

对ACC系统研究须建立准确的车辆动力学模型，现有文献仅建立车辆纵向动力学模型，未考虑轮胎滑移和车辆纵/侧/垂向耦合特性的影响[7]，且节气门和制动器难以准确反映执行器的实际物理特性[8]。ACC系统多采用分层控制结构，上层控制算法多从保持期望车距角度输出期望加速度，未考虑跟车过程中驾乘人员的舒适性[9]，并且由于车辆自身非线性和外界干扰因素，下层控制算法的鲁棒跟随性和稳定性难以同时兼顾[10]。为此，本文中建立纵-侧-垂向耦合的14自由度整车模型、执行器模型和逆动力学模型，分别应用模型匹配控制理论和线性二次最优控制理论设计ACC系统分层控制器，最后仿真验证模型的准确性和控制算法的可行性。

1 底盘系统动力学建模

1.1 整车动力学建模

取整车质心在侧倾轴线的投影点为簧上质量坐标系o－xyz的原点，以汽车静止于水平路面时过原点的水平面与汽车纵向对称面交线为x轴，且向前为正，同一水平面内与x轴垂直的轴线定为y轴，向左为正，由右手定则确定z轴向上为正。……