汽车纵向防撞预警控制系统建模与仿真研究

【摘要】交通事故引发的人员伤亡和财产损失使得道路交通安全问题成为一个日益严峻的社会课题，基于智能交通系统的主动安全技术能够从根本上避免交通事故的发生，其中汽车防撞预警系统正成为国内外主动安全研究的热点，深入展开汽车避撞预警控制系统的研究对于降低事故发生率，减少人员财产损失，促进智能交通的发展具有重要意义。行车安全距离算法是防撞预警系统的基础，考虑到要兼顾行车安全性和道路交通效率，本文通过驾驶员驾驶操作特性统计分析，利用MATLAB拟合函数得出符合驾驶员行为特性的安全距离模型，提出了一种基于驾驶员驾驶操作特性的多级预警模式。针对现有智能巡航的不足，提出了集成车辆走—停巡航控制的全速域智能巡航控制系统。设计了车辆纵向防撞预警系统总体方案，根据功能要求规划了不同工作模式。基于车辆动力学和控制学原理，对车辆动力学模型、安全距离算法、控制器建模进行了讨论。控制系统采用分层式设计，根据不同的控制功能确定相应的上位控制器。避撞模式上位控制器将超车并入工况考虑在内，避免了系统不当自动控制引起追尾碰撞事故。由于车辆走—停控制系统的强非线性及短距离内对前车反应的快速性，选择基于最优控制原理的上位控制器。高速自适应巡航上位控制器直接采用模糊控制控制原理，基于模糊PID控制原理的下位控制器能够实现控制参数实时在线自整定，适应性较好。在Carsim中建立了车辆纵向动力学模型，其中逆发动机模型利用Carsim中一系列仿真实验，通过MATLAB二维插值得到，准确度较高，简化算法。在Simulink中搭建了车辆逆纵向动力学模型，形成仿真回路。仿真结果表明，所设计的纵向防撞预警控制系统能够实现碰撞预警、高速智能巡航控制、低速走—停巡航控制等功能，对于减轻驾驶员疲劳程度，提高车辆主动安全性，降低交通事故发生率等具有重要意义。
【作者】肖迪；
【导师】李莉；高晖；
【作者基本信息】湖南大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】主动安全；防撞预警；安全距离；模糊PID下位控制器；上位控制器；

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