[发明专利]一种基于经济性驾驶的实时预测巡航控制系统

摘要

本发明公开了一种基于经济性驾驶的实时预测巡航控制系统，包括：信息采集模块：用于采集当前车辆和前方车辆行驶状态信息，包括速度信息、当前车辆和前车的距离，以及预测距离内道路交通速度限制信息；将采集的信息传递给车辆动力学模型建立模块；车辆动力学模型建立模块，其根据采集的交通速度限制信息及前车与本车的行驶状态信息，建立车辆动力学模型，同时建立控制问题，确定优化的目标和所满足的约束条件；滚动时域优化计算模块：基于车辆动力学模型建立模块提出的控制问题和约束条件，通过庞德里亚金极小值原理和二分法相结合的方法，优化得到最优挡位序列、最优发动机转矩及制动力的显示解，确定最优控制律。

主权项

1.一种基于经济性驾驶的实时预测巡航控制系统，其特征在于，包括：信息采集模块：用于采集当前车辆和前方车辆行驶状态信息，包括速度信息、当前车辆和前车的距离，以及预测距离内道路交通速度限制信息；将采集的信息传递给车辆动力学模型建立模块；车辆动力学模型建立模块，其根据采集的交通速度限制信息及前车与本车的行驶状态信息，建立车辆动力学模型，同时建立控制问题，确定优化的目标和所满足的约束条件，包括以下工作过程：2.1)车辆动力学建模：根据信息采集模块采集的交通速度限制信息和前车与本车的行驶状态信息，建立车辆动力学模型；车辆动力学建模的具体步骤为：使用本车当前行驶距离sh和当前车速vh来描述车辆动力学系统，其离散方程为：其中，预测时域离散为N步，f定义为：其中，aκ是车辆纵向加速度，aκ(k)＝aa(vh(k))+ar(α(k))+ag(α(k))；Tf是发动机扭矩；Ig是传动比；Fb是制动力；aa表示空气阻力引起的纵向加速度；ar表示滚动阻力引起的纵向加速度；ag表示重力加速度；设车辆挡位ng(k)∈{1,2,3,4,5}，则下一个时刻的挡位ng(k+1)可以通过当前挡位ng(k)和换挡命令ug(k)表示，如下：ng(k+1)＝ng(k)+ug(k)  (3)挡位控制命令需要满足如下约束：ug(k)∈{‑1,0,1}，其分别表示降挡，保持和升挡；2.2)控制问题的建立：选择预测时域内的燃料消耗作为目标函数，同时考虑车辆的动力性和舒适性的附加指标，进行控制问题的建立，确定优化的目标；2.3)进行前车状态预测，引入前车加速度预测模型；2.4)确定控制问题的约束条件：考虑对本车行驶速度的限制及最大行驶速度、最大安全距离的约束，给出对速度和距离的限制条件；滚动时域优化计算模块：基于车辆动力学模型建立模块提出的控制问题和约束条件，通过庞德里亚金极小值原理和二分法相结合的方法，优化得到最优挡位序列、最优发动机转矩及制动力的显示解，确定最优控制律，包括以下工作过程：3.1)基于庞德里亚金极小值原理导出最优必要条件；3.2)使用二分法找到最优拉格朗日乘子。