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智能网联汽车ACC功能域控制器软件过弯跟车Matlab算法设计与仿真验证

2023-12-08 11:16:01·  来源：汽车测试网  
　

随着智能网联汽车技术的不断发展，自适应巡航控制（ACC）作为其核心功能之一，对于实现车辆自主驾驶具有重要意义。本文以智能网联汽车ACC功能域控制器软件过弯跟车为研究对象，基于Matlab平台进行算法设计。文章首先介绍了ACC系统的基本原理，重点探讨了在车辆过弯情境下的跟车控制策略。随后，详细阐述了Matlab算法设计的方法和步骤，包括模型建立、控制器设计以及仿真验证等方面。通过对ACC功能域控制器软件的过弯跟车算法进行Matlab仿真，验证了设计的控制策略在复杂路况下的有效性和稳定性。最后，本文对未来智能网联汽车ACC系统的发展方向和优化空间进行了展望，为相关领域的研究提供了参考。


关键词： 智能网联汽车，自适应巡航控制，功能域控制器，过弯跟车，Matlab算法设计


1.引言


随着智能交通技术的迅速发展，智能网联汽车逐渐成为汽车工业的研发热点。自适应巡航控制（ACC）作为智能网联汽车的关键功能之一，旨在通过车辆之间的信息交流和智能控制实现车辆的自主驾驶和安全行驶。在ACC系统中，功能域控制器是控制车辆在特定驾驶场景下的核心部件，其算法设计对系统性能至关重要。


本文以智能网联汽车ACC功能域控制器软件过弯跟车为研究对象，旨在通过Matlab算法设计，实现车辆在过弯情境下的跟车控制。文章将详细介绍ACC系统的基本原理，重点关注过弯跟车的控制策略，然后使用Matlab平台进行算法设计，并通过仿真验证设计的有效性。


2.ACC系统基本原理


ACC系统是一种基于雷达、摄像头等传感器的先进驾驶辅助系统，其基本原理是通过车辆之间的通信和感知周围环境，实现车辆之间的自适应跟车行驶。ACC系统通过测量与前车的距离和相对速度，并结合车辆动力系统的特性，实现对车辆的智能控制。


在过弯情境下，ACC系统需要考虑车辆行驶轨迹的曲率变化，以及前车在弯道中可能的变速情况。因此，过弯跟车控制策略成为ACC系统设计的重要组成部分。


3.过弯跟车控制策略


在过弯跟车场景下，ACC系统需要更灵活的控制策略，以适应曲率变化和潜在的车速波动。本文设计的过弯跟车控制策略包括以下几个关键步骤：


3.1 曲率感知与预测


ACC系统通过传感器获取道路曲率信息，利用该信息对车辆行驶轨迹进行预测。曲率感知与预测是过弯跟车控制的基础，准确的曲率信息有助于系统更好地调整车速和转向。


3.2 车辆动力学建模


在过弯情境下，车辆的动力学特性会发生变化。因此，需要建立过弯时的车辆动力学模型，以便于控制器根据曲率和速度的变化调整车辆的加速度和转向。


3.3 PID控制器设计


本文采用PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器作为过弯跟车的控制策略。PID控制器能够通过调节比例、积分和微分参数，实现对系统动态特性的精确控制。


4. Matlab算法设计


为了实现过弯跟车控制策略，本文使用Matlab软件进行算法设计。Matlab提供了强大的数学建模和仿真工具，方便工程师快速验证设计的可行性。


4.1 模型建立


在Matlab中，建立过弯跟车的模型包括曲率感知、车辆动力学建模和PID控制器的集成。通过使用Matlab的Simulink工具，可以直观地建立系统模型并定义各个参数。


4.2 PID控制器调优


在算法设计的过程中，通过Matlab对PID控制器的比例、积分和微分参数进行调优。采用系统辨识和模拟仿真相结合的方法，使得PID控制器在不同曲率和速度条件下均能保持良好的跟车性能。


4.3 仿真验证


通过Matlab进行仿真验证是算法设计的关键步骤。在仿真中，本文考虑了不同曲率半径和前车速度的情况，评估了过弯跟车控制策略在复杂路况下的性能。


5. 结果与讨论


通过Matlab仿真，本文设计的过弯跟车控制策略表现出了良好的性能。系统能够有效地调整车辆速度和转向，适应不同曲率的道路，并在前车变速的情况下保持稳定的跟车距离。这为智能网联汽车ACC系统在复杂驾驶场景下的应用奠定了基础。


6. 未来展望


随着智能网联汽车技术的不断发展，ACC系统的优化和改进仍然是研究的热点。未来的工作可以从多个方面展开，包括更精准的感知技术、更复杂的控制算法以及与其他智能系统的协同等方面。


本文以智能网联汽车ACC功能域控制器软件过弯跟车为研究对象，通过Matlab算法设计实现了过弯跟车控制策略。通过仿真验证，证明了设计的控制策略在复杂路况下的有效性和稳定性。这为智能网联汽车在过弯场景下的自适应巡航控制提供了重要的技术支持，为相关领域的研究和实际应用提供了参考。

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