基于滑模控制的车辆自适应巡航系统设计
2021-04-01张立发赵秀春高天一
张立发,赵秀春,高天一
(大连民族大学 机电工程学院,辽宁 大连 116605)
自适应巡航控制(Adaptive Cruise System,ACC)是汽车智能驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance System,ADAS)的重要组成部分[1-2]。该系统能够使驾驶者自动调节节气门开度和制动压力,不仅减轻了驾驶员的驾驶负担,而且减少了驾驶者的操作失误,对提高车辆驾驶安全性具有重要作用[3]。根据美国交通运输部门的统计数据,在交通运输中使用ACC系统,高速公路上行驶的车辆接近减速状态的前车时,追尾发生率可降低15%以上,在超车、换道等常见情况中也能有效降低事故发生的概率[4-5]。在汽车智能化、网联化、电动化的大趋势下,ADAS带来的舒适、安全的驾驶体验被越来越多的消费者所接受,市场应用比例逐年上升。
目前,国内外科研院校对ACC系统开展了富有成效的研究。在实际的应用控制中,PID控制与滑模控制仍然占据着主流地位。PID控制虽然控制机理完全独立于对象的数学模型,只用控制目标与被控对象实际行为之间的误差来产生消除此误差的控制策略,在工程实践中得到广泛应用。文献[6]采用经典PID控制算法进行速度跟踪控制;Yi K和Hong J等[7]将前馈控制与PI反馈控制相结合,对车辆纵向模型进行速度与距离的控制;Stanley等[8]运用较为简化的PI进行自适应巡航控制研究;Shakouri等[9]分别设计了增益调度的PI和线性二次型调节(linear quadratic regulator,LQR)两种控制器来控制节气门开度,其中LQR依赖于准确的模型,当模型失配时会导致控制器性能退化;王文飒等[10]提出了基于深度强化学习的协同式自适应巡航控制策略,对车辆的控制效果有较大提升,但算法编写复杂,实时应用存在一定难度;……
