基于模型预测控制的车车协同后端主动防撞研究.pdf

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1、汽车技术·AutomobileTechnology基于模型预测控制的车车协同后端主动防撞研究*余国宽何锋赵津（贵州大学，贵阳550025）【摘要】为提高车辆在复杂行车环境下的主动安全性，提出了一种基于MPC在线优化的加速度重分配后端防撞控制算法，该方法通过车间信息交互分配制动减速度使相邻车辆间协同响应，从而避免碰撞的发生。研究表明，通过车间协同响应避撞，可缓解车辆的减速制动压力，提高车辆在避撞响应时的安全性与舒适性。通过仿真验证了该控制算法的可行性。主题词：车车协同后端防撞加速度重分配中图分类号：U461.91文献标识码：A文章

2、编号：1000-3703（2017）08-0012-07ResearchonCooperativeActiveRear-EndCollisionAvoidanceBasedonMPCYuGuokuan,HeFeng,ZhaoJin（GuizhouUniversity,Guiyang550025）【Abstract】Inordertoimprovetheactivesafetyofvehiclesincomplexdrivingenvironment,anovelrear-endcollisionavoidancealgorith

3、mwasproposedtodistributethebrakingdecelerationbasedonMPC（ModelPredictiveControl）on-lineoptimization,whichmadetheadjacentvehiclesrespondcooperativelythroughinformationexchangebrakingdecelerationbetweenvehicles,toavoidcollision.Theresultsshowthatthebrakingpressureisall

4、eviatedbyinter-vehicularcooperativelyresponding,whichimprovesthedrivingsafetyandridecomfortofvehicleintheprocessofcollisionavoidanceresponse.Simulationverifiesfeasibilityofthiscontrolalgorithm.Keywords:V2Vcooperative,Rear-endcollisionavoidance,Accelerationredistribut

5、ion性控制李亚普洛夫方程提高了控制输入的稳定性，从而1前言[9]保证了控制系统具有较好的性能；ZhaoJin等人提出一随着汽车保有量的持续增长，交通事故频繁发生，种安全间距策略（SSP），通过获取运动状态和制动能力［1］尤其是汽车追尾已占整个交通事故的75%以上，追信息来调节被控车辆的速度和位置，提高了车辆在加速[4，5，10]尾碰撞事故造成的损失占整个交通事故损失的绝大部和紧急制动时的安全性；NausGJL等人考虑到异［2~4］分。构交通特点，利用V2V无线通信传输车间短程行驶状[5]为提高车辆行驶的安全性，Yongsoon

6、Yoon等人提态数据，设计了分布式协同自适应巡航（CACC）控制器，出基于模型预测控制方法，结合传感技术与数据融合技保证了车辆列队稳定性与行驶安全性。术对车辆轨迹进行优化与生成，能有效探测前方障碍并在研究车辆跟随行驶安全时，一般将前车的减速作[6]实现避撞；BageshwarVL等人将避撞控制策略与车辆为车辆跟随的扰动，而后车通过减速或变道对扰动进行加速等约束整合到控制算法中对车辆进行控制，提高了避撞响应，这种对前车减速扰动的避撞响应模式是被动[7][11~13]稳定性与安全性；FawazA等人利用车车通信（V2V）来的，当车辆

7、跟随距离较小时，仅依靠后车制动不能[14]获取换道时周围车辆的行驶数据，并以此建立避撞模型可靠地避撞；当后车采取紧急制动来避撞时，将产生来控制车辆，实现车辆在换道时的紧急避撞；CaruntuC较大的减速度，而频繁高强度的制动会使轮胎与制动器[8][15]F等人基于MPC方法，同时考虑通信时间延迟，运用柔磨损加剧，舒适性与燃油经济性变差。*基金项目：国家自然科学基金（61164007）和贵州大学研究生创新基金（研理工2016028）项目资助。-12-汽车技术余国宽，等：基于模型预测控制的车车协同后端主动防撞研究本文以控制主车（以下

8、称主车）为研究对象建立车车读取主车的行驶信息后，按系统设计约束进行制动车跟随模型，基于V2V通信提出一种车车主动协同后减速避撞；前车读取主车行驶信息后，判断加速后是否端防撞控制算法，利用MPC设计紧急避撞条件下的加会与主车发生碰撞，若有碰撞的可能，则前车将采取与