现代制造工程 ›› 2017, Vol. 438 ›› Issue (3): 57-64.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.010

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基于模型预测控制的汽车紧急

张凤娇1,2, 魏民祥1, 黄丽琼1, 赵万忠1   

  1. 1 南京航空航天大学能源与动力学院,南京 210016
    2 常州工学院,常州 213002
  • 收稿日期:2016-03-15 出版日期:2017-03-18 发布日期:2018-01-08
  • 作者简介:张凤娇,副教授,主要从事汽车主动安全控制研究,发表论文7篇,其中SCI收录1篇,核心论文6篇。
    E-mail:zhangfengjiaonuaa@163.com
  • 基金资助:
    换道控制研究国家自然科学基金项目(51375007);江苏省自然科学基金面上项目(SBK2015022352);上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室开放基金项目(MSV201606);常州市科技计划应用基础研究项目(CJ20159011)

Study of vehicle emergent lane-change control based on model predictive control

Zhang Fengjiao 1,2, Wei Minxiang1, Huang Liqiong 1, Zhao Wanzhong1   

  1. 1 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China
    2 Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002,Jiangsu,China
  • Received:2016-03-15 Online:2017-03-18 Published:2018-01-08

摘要: 针对高速行驶车辆纵向制动避撞的不足,以及传统控制方法难以求解换道过程中的多目标多约束问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的汽车紧急换道控制策略。该策略以三自由度车辆动力学模型为预测基础模型,规划了期望换道路径曲线,建立了合适的安全距离模型,并以车辆前轮转角为控制变量,以跟踪期望路径为控制目标,将最优控制转化为二次规划问题求解。仿真结果表明,紧急换道控制系统能控制车辆在高速情况下完成期望换道路径规划,重合度高并且具有良好的稳定性。

关键词: 紧急换道, 换道路径, 安全距离模型, 模型预测控制

Abstract: Through longitudinal braking merely on highway,vehicles are difficult to avoid ahead obstacles.And the typical control method could not satisfy lane-change problem constrained multi-objective optimization.Therefore,the ideal lane-change trajectory model and safety distance model have determined.Based on the theory of Model Predictive Control(MPC) and with the 3-DOF vehicle model,the emergent lane-change control system has designed.To solve the problem,the optimal control problem was converted into a secondary plan problem.The wheel steering angle input was the control variable,and the optimal trajectory of following the ideal lane-change trajectory was the control object.Results of simulations show that the system designed can accurately control vehicle running under the predetermined better trajectory and with the better stability so as to improve the driving safety of vehicles.

Key words: emergent lane change, lane-change trajectory, safety distance model, Model Predictive Control (MPC)

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