提高自動駕駛車輛的燃油經(jīng)濟性

提高自動駕駛車輛的燃油經(jīng)濟性

通過合理設(shè)置約束條件，提出一種自動駕駛車輛燃油經(jīng)濟性優(yōu)化控制技術(shù)，可用于在縱向車輛跟隨模式下得到最佳速度軌跡，同時確保與前車距離即短又安全。燃油消耗（FC）的優(yōu)化控制通過將車輛加速度作為參數(shù)，建立成本函數(shù)，通過優(yōu)化這一參數(shù)實現(xiàn)成本函數(shù)最小化，提高自動駕駛車輛的燃油經(jīng)濟性。

在已知車輛整個行駛路徑環(huán)境情況下，采用離線動態(tài)編程（DP）算法，保證成本函數(shù)最小化。通過仿真表明，燃油經(jīng)濟性（FE）增加了17%；但實際車輛行駛中不可能完全預(yù)知車輛行駛環(huán)境，這時需結(jié)合模型預(yù)測控制（MPC）算法實時對燃油經(jīng)濟性進行改善，改善程度與可預(yù)測車輛行駛環(huán)境水平成正比，可預(yù)測車輛行駛環(huán)境范圍越廣，越能更好的提高燃油經(jīng)濟性。采用DP結(jié)合MPC算法進行車輛速度軌跡規(guī)劃，至少需1.5s（FE增加了12%）預(yù)測時間，如果有20s及以上預(yù)測時間，采用這兩種算法所規(guī)劃的結(jié)果，與已知車輛整個行駛路徑環(huán)境所規(guī)劃的結(jié)果，有同樣的提高燃油經(jīng)濟性效果（均為17%）。

文中采用DP及MPC算法設(shè)計出一種控制器，可以生成最佳速度軌跡，使車輛加速度最小化，從而提高自動駕駛車輛的燃油經(jīng)濟性。將控制器安裝在某款自動駕駛車輛上進行仿真模擬，結(jié)果表明，車輛燃油經(jīng)濟性顯著改善，提高了13.1%～16.7%。

以采用DP及MPC算法規(guī)劃的最佳速度軌跡行駛的自動駕駛車輛，其進行標準驅(qū)動循環(huán)測試時，速度誤差超過法規(guī)規(guī)定，但從實際交通情況來看，其規(guī)劃的軌跡仍然是安全和可接受的。因此根據(jù)文中的研究結(jié)果，建議監(jiān)管機構(gòu)考慮放松規(guī)定的標準驅(qū)動循環(huán)中，標準速度軌跡的恒定速度誤差限制，從而鼓勵自動駕駛汽車采用文中提及的方法提高燃油經(jīng)濟性。

Niket Prakash.Proceedings of the ASME 2016 Dynamic Systems and Control Conference（英）

編譯：徐嘉浩