基于自适应采样时间MPC的自动紧急制动系统

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.01.004

摘要/Abstract

摘要：

针对传统AEB系统控制过程中缺乏对舒适性考虑以及控制精度较差等问题，提出了一种考虑多目标的模型预测控制（MPC）策略。首先，通过引入模糊规则计算场景工况的紧急系数，并基于此设计自适应采样时间MPC上层控制器，接着采用PID反馈控制与逆发动机模型设计下层控制器，最后通过PreScan与Simulink联合平台进行仿真试验，并进一步在实车试验平台上验证。结果表明，基于本文策略的AEB系统在两种典型场景、多种运行工况下均能避撞成功，加速度变化率始终位于舒适区间，最终车间距离为1.74~4.18 m，能确保车辆自动紧急制动过程中的舒适性与有效性。

关键词: 自动紧急制动系统, MPC, 模糊控制, 舒适性

Abstract:

In this paper， a multi-objective MPC control strategy is proposed to solve the problems of lack of comfort consideration and poor control accuracy in the control process of traditional AEB system. Firstly， the emergency coefficients of the scenarios are calculated by introducing in the fuzzy rules， and an adaptive MPC controller is designed based on the fuzzy rules. Then the lower controller is designed by using the PID feedback control and inverse engine model. Finally， the simulation test is carried out through PreScan and Simulink joint platform. The results show that the AEB system based on the proposed strategy can successfully avoid collision under two typical scenarios and various working conditions， with the acceleration change rate always in the comfort range. The final distance between the two vehicles is 1.74~4.18 m， which can ensure the comfort and effectiveness of the vehicle during the automatic emergency braking process.

Key words: automatic emergency braking system, MPC, fuzzy control, comfort

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图/表 12

图1

图2

表1

图3

表2

Toyota_Prius车辆参数配置"

参数	数值
整车质量 $M$ / $k g$	1 650
转动惯量 $J z z$ 、 $J y y$ 、 $J x x$ / $(k g ? m 2)$	3 269、2 884、173
质心距前轴距离 $a$ / $m$	1.16
质心距后轴距离 $b$ / $m$	1.74
轴距 $l$ / $m$	2.9
车宽 $w$ / $m$	1.548
质心高度 $h$ / $m$	0.71
轮胎半径 $R w$ / $m$	0.32
最大制动力 $P b m$ /MPa	15
空气阻力系数 $C w$	0.33

表2

图4

图5

表3

图6

图7

图8

图9

参考文献 23

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紧急系数		TTC/s
紧急系数		NB	NS	ZO	PS	PB
相对距离/m	NB	PB	PB	PB	PS	PS
	NS	PB	PB	PS	PS	PS
	ZO	PS	PS	ZO	NS	NB
	PS	NS	NS	NS	NB	NB
	PB	NS	NS	NB	NB	NB

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