CN110723143B - 适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可适用多种行驶工况的经济型自适应巡航控制系统，该系统包括毫米波雷达、车速传感器、行驶工况识别器、ACC控制器和加速/减速执行装置；行驶工况识别器的运行架构包括前车车速计算模块、前车车速记录模块、特征参数计算模块和行驶工识识别模块；ACC控制器的运行架构包括前方状态判断模块、控制目标及约束条件生成模块、期望加速度计算模块、加速/减速切换模块和节气门开度/制动压力计算模块。本系统能够识别判断前方行驶状态，根据识别判断结果合理选择自适应巡航系统的控制目标和约束条件，可适应不同行驶工况下各性能重要程度的动态变化，在多种工况下有针对性地提升能耗经济性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆自适应巡航控制技术，尤其涉及一种适用于多行驶工况下提升能耗经济性的自适应巡航控制系统，属于汽车控制系统领域。
背景技术
自动驾驶是当今汽车技术发展的主要方向之一，自适应巡航控制(AdaptiveCruise Control，ACC)是实现自动驾驶的基础技术，各级别的自动驾驶汽车都必需带有ACC功能。ACC近年来的装车量迅速增加，今后仍将保持快速增长，成为标配是大势所趋。
ACC系统通过感知系统(目前多用车载毫米波雷达)感知前方行驶环境，控制器经过运算给出恰当的控制量，对动力装置节气门和制动系统进行控制，自动调整车速和车距，实现纵向驾驶操作的自动化。ACC解放了驾驶员的双脚，降低了驾驶劳动强度，提升了驾驶的舒适性和安全性，若进一步和车联网技术结合，融入车车及车路通信，形成协同式自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC)，车辆以队列巡航行驶，将进一步提高舒适性、安全性和交通通行效率。
ACC系统在发展初期仅能做到在高速公路上定速巡航和保持安全车距，之后渐渐发展出了启停式ACC，进一步具有了低速跟车、自动启动、停车等功能，适用于城市交通拥堵等复杂行驶工况，实现全速域的自动行车。传统ACC系统多以保证安全性、跟踪性等基本性能为设计思想，虽能实现全速域行车，但不足之处在于，在车速变化大、拥堵的城市工况使用时，自车加减速频繁，能耗经济性差，降低了驾驶员对ACC的使用意愿以及市场对它的接受度。
目前，已有研究者提出了一些提高ACC系统的能耗经济性的方法措施，解决问题思路可分为两种。
第一种是通过车辆感知系统、车车通信及车路通信等途径充分获取前方行驶环境信息，预先计算出经济性最优的理想速度曲线，ACC系统以该理想曲线作为参考，对车辆进行速度控制。这种方法的特点是计算量很大，实时性难以保证，对硬件的要求很高，现阶段不是功能难实现就是代价过高。另外，该方法更适用于较为通畅的路段，在拥堵路段下，前方车辆频繁加减速使得理想车速曲线频繁变化，被控车辆难以跟踪理想车速，经济性得不到很好优化。
第二种方法是在设计ACC时，采用一个集成多个性能指标(包含燃油经济性指标在内)的综合指标作为目标函数，以期系统能够同时满足多项性能(包含燃油经济性在内)的要求。但是，该方法的控制目标在所有情形下都是固定的，忽略了汽车行驶工况具有多样性的实际情况，不能适应不同行驶工况对ACC各性能需求程度发生的改变。事实上，ACC的各个性能的重要程度不是固定不变，而是随行驶工况的变动而动态变化的。例如，城市工况对优化能耗经济性有最突出的需求，而在公路工况，由于车辆车速较高且速度稳定，车辆能量使用效率高，本身行驶经济性就好，对ACC的经济性优化需求不高，更强调的是跟踪性、安全性等基础性能。此时，在控制目标加入经济性考虑是没必要的，这样反而会增加计算量，浪费硬件计算资源，甚至弱化其它方面的性能。
发明内容
发明目的：为解决上述问题，本发明提供一种能够识别判断前方行驶状态，根据识别结果选择合适的控制目标和约束条件，适应不同行驶工况下各性能重要程度的动态变化，实现在多种工况下获得良好能耗经济性的适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统及方法。
技术方案：一种适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统，包括毫米波雷达、车速传感器、行驶工况识别器、ACC控制器和加速/减速执行装置；
毫米波雷达获取探测范围内前方车辆的距离和相对车速，向行驶工况识别器输入自车与前车相对速度信号，向ACC控制器输入前方有无车辆、前车距离以及自车前车相对速度信号；
车速传感器获取自车车速信号，并传输到行驶工况识别器；
行驶工况识别器识别前车行驶的工况类型，将类型信息传输到ACC控制器；识别结果分为城市工况、城郊工况以及公路工况三种；行驶工况识别器具有两个输入端，一个输入端接收毫米波雷达传递过来的自车前车相对速度信号，另一个输入端接收车速传感器传递来的自车车速信号；
ACC控制器处理从行驶工况识别器输入的前车工况类型以及从毫米波雷达输入的有无前车、前车车距和相对速度等信息，得到节气门开度或制动管路压力的期望值，用于控制加速/减速执行装置进行相应的调整动作；
加速/减速执行装置根据ACC控制器确定的期望节气门开度或期望制动压力，对节气门开度或制动压力进行控制调整。加速/减速执行装置不需要另外专门配备，它的动作是基于车辆动力系统和制动系统的相关部件完成的，具体包括动力装置控制单元、电子节气门、制动控制单元和制动主缸。
进一步，为了实现工况识别功能，所述行驶工况识别器包括前车车速计算模块、前车车速记录模块、特征参数计算模块和行驶工识识别模块；
所述前车车速计算模块根据输入的自车与前车相对速度及自车车速信号计算出前车实时车速，并传输到前车车速记录模块；
所述前车车速记录模块记录一定时长的前车车速信息，并将记录信息传递到特征参数计算模块；
所述特征参数计算模块根据接收到的前车车速记录，计算前车行驶的各个特征参数值，并传输到行驶工况识别模块；
所述行驶工识别模块根据接收到的各行驶特征参数值，识别出前车行驶工况的类型。行驶工况类型分为城市工况、城郊工况以及公路工况三种。
进一步，为了实现自适应控制，所述的ACC控制器包括前方状态判断模块、控制目标及约束条件生成模块、期望加速度计算模块、加速/减速切换模块、节气门开度/制动压力计算模块；
所述前方状态判断模块有两项输入，一是来自毫米波雷达的前方有无车辆的信息，另一个是来自行驶工况识别器的识别结果。基于两项输入，前方状态判断模块判断出车辆前方的状态，分为前方无车、城市工况、城郊工况和公路工况四种情况，将该状态信息输出到控制目标及约束条件生成模块。
所述控制目标及约束条件生成模块根据不同的前方行驶状态，选择并生成合适的控制目标和约束条件；控制目标及约束条件生成模块的输入包括来自前方状态判断模块的前方状态信息以及来自毫米波雷达的前车车距与相对车速信号。
所述期望加速度计算模块对选定的目标函数在约束条件下进行优化求解，得出达到最优控制目标时应具有的期望加速度值；
所述加速/减速切换模块确定当前期望加速度下，需要执行的纵向驾驶操作类型，分为加速操作、减速操作和不操作三种模式；在加减速切换模块中内置有加减速切换曲线，并在曲线的上下方设置缓冲量，以避免频繁的加减速切换。当期望加速度超出切换加速度一定的量时，选择加速操作，低于切换加速度一定的量时，选择减速操作，当两者差值在一定范围之内，则选择不操作。
所述节气门开度/制动压力计算模块根据期望加速度值和已决定的加速/减速操作动作，计算出期望节气门开度或期望制动压力，输出到加速/减速执行装置作为操作控制的参考值。
一种适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制方法，包括以下步骤：
步骤一、由ACC控制器的前方状态判断模块根据来自毫米波雷达的信号判断前方是否有车辆；如果前方没有车辆，进入步骤二；如果判断前方有车辆行驶，则进入步骤四；
步骤二、前方没有车辆，控制目标及约束条件生成模块选定控制目标为定速巡航，并生成对应的约束条件；由期望加速度计算模块求解该控制目标下的期望加速度，进入步骤三；
步骤三、在得到期望加速度之后，加速/减速切换模块确定加速、减速还是不操作；节气门开度/制动压力计算模块得到期望节气门开度或期望制动压力；将节气门开度/制动压力计算模块的计算结果作为加速/减速执行装置控制节气门开度或制动压力的参考值，对节气门开度或制动压力进行调整。
步骤四、前方有车辆行驶，则进入行驶工况识别流程，毫米波雷达测得自车与前车相对速度，车速传感器测得自车车速；将测得的自车与前车相对速度和自车车速传输到前车车速计算模块，实时计算前车车速；前车车速记录模块记录时长T的前车车速数据；特征参数计算模块计算T时长车速数据的各个特征参数值；行驶工况识别模块以各个特征参数值作为输入，识别出前车行驶工况并输出到ACC控制器，ACC控制器中的前方状态判断模块判断前车工况；若是城市工况进入步骤五；若不是城市工况，则进一步判断是否为城郊工况，若是城郊工况，则进入步骤六；若依然不是城郊工况，可以判断此时为公路工况，则进入步骤七；
步骤五、若是城市工况，则由控制目标及约束条件生成模块选定经济性控制目标及相应约束条件；由期望加速度计算模块求解该控制目标下的期望加速度，进入步骤三；
步骤六、若是城郊工况，则选定经济性/跟踪性综合指标作为控制目标，并生成对应的约束条件；求解该控制目标下的期望加速度，进入步骤三；
步骤七、若是公路工况，选择跟踪性指标作为控制目标，生成对应的约束条件；求解该情形下的期望加速度，进入步骤三。
进一步，当前方无车辆行驶，此时车辆按驾驶员设定的车速行驶，ACC系统的控制目标设定为最小化自车车速与设定车速的速度差。所述步骤二中前方没有车辆时的控制目标为：
J0＝(v-vset)2
式中，vset表示驾驶员设定车速，v表示自车车速；
约束条件为：
|Δu|＜Δumax
式中，Δu为控制变量的增量，Δumax为控制变量允许的最大增量。
进一步，当前方有车辆行驶，且行驶工况类型为城市工况，此时车辆行驶的特点是车速较低且存在频繁的加减速，能量效率低，对优化经济性的需求最大，故以提高能耗经济性作为系统主要的设计目标。考虑到能量消耗与车辆的行驶功率是成比例的，以及减少频繁的加减速操作有利于降低能量消耗，采用车辆瞬时行驶功率和加速度变化量，即当前时刻与上一时刻加速度的差值的加权构成经济性综合指标，作为ACC系统的控制目标，所述步骤五中城市工况控制目标为：
J1＝wP1P+wΔaΔa2
式中，P车辆瞬时行驶功率，可视为车速和加速度的一个函数，Δa为加速度变化量，wP1和wΔa分别为两个经济性子目标的权系数；
安全性约束条件为：
v＜vmax
d＞dsafe
式中，v为自车车速，vmax为当前路段的最大允许车速，d为自车与前车车距，,dsafe为安全车距；
跟车性约束条件为：
d＜d0+h1v
式中，d0为两车停车时的车间距离，h1为车间时距；
控制变量约束条件为：
|Δu|＜Δumax
式中，Δu为控制变量的增量，Δumax为控制变量允许的最大增量。
进一步，当前方有车辆行驶，且行驶工况类型为城郊工况，此时车辆加速度变化相较于城市拥堵工况来说较小，且存在稳定的跟车行驶状态，故ACC系统要兼顾能耗经济性和车辆的跟踪性。在城郊工况稳定跟车时，如果再仅用约束条件控制车间距，车间距会发生震荡，故有必要在控制目标中设置专门的跟踪性指标，使得车间距稳定收敛。综上，采用车间距误差，即实际车间距与期望车间距之差，作为跟踪性指标，车辆瞬时行驶功率作为经济性指标，将它们的加权作为城郊工况的控制目标，所述步骤六中城郊工况控制目标为：
J2＝wP2P+wΔdΔd2
式中，Δd为车间距误差，Δd＝d-ddes，d为实际车间距，ddes为期望车间距，ddes＝d0+h2v，d0为停车时的车间距离，h2为车间时距，v表示自车车速；wP2和wΔd分别为瞬时行驶功率和车间距误差的权系数；
安全性约束条件为：
v＜vmax
d＞dsafe
式中，v为自车车速，vmax为当前路段的最大允许车速，d为自车与前车车距，,dsafe为安全车距；
跟车性约束条件为：
d＜d0+h2v
式中，d0为两车停车时的车间距离，h2为车间时距；
控制变量约束条件为：
|Δu|＜Δumax
式中，Δu为控制变量的增量，Δumax为控制变量允许的最大增量。
进一步，当前方有车辆行驶，且行驶工况类型为公路工况，此时车辆往往处于较高车速行驶状态，车速变化较小，大部分时间为稳态巡航状态，车辆的能量利用效率高。ACC系统意图通过减少不必要的加减速操作来优化经济性不会获得大的收益，反而增加硬件不必要的计算负担。此时，保证跟踪性是系统的主要目标，采用车间距误差最小化作为系统的控制目标，所述步骤七中公路工况控制目标为：
J3＝Δd2
式中，Δd为车间距误差，Δd＝d-ddes，d为实际车间距，ddes为期望车间距，ddes＝d0+h3v，d0为停车时的车间距离，h3为车间时距，v表示自车车速；
安全性约束条件为：
v＜vmax
d＞dsafe
式中，v为自车车速，vmax为当前路段的最大允许车速，d为自车与前车车距，,dsafe为安全车距；
跟车性约束条件为：
d＜d0+h3v
式中，d0为两车停车时的车间距离，h3为车间时距；
控制变量约束条件为：
|Δu|＜Δumax
式中，Δu为控制变量的增量，Δumax为控制变量允许的最大增量。
在各种前方车辆状态下，约束条件的设置方法如下：当前方为无车状态时，采用控制变量约束条件；当前方存在行驶车辆时，设置安全性约束条件、跟踪性约束条件和控制变量约束条件，并针对城市、城郊、公路三种不同工况，适当地调整某个或某些约束条件的限制范围，以适用A CC系统在不同行驶工况下各性能主次程度的变化。
有益效果：1、可通过识别行驶工况，合理选择ACC系统的控制目标和约束条件，实现在各种行驶工况下有针对性地提升能耗经济性；2、系统对行驶工况具有良好的适应能力，可适应不同行驶工况下各性能重要程度的动态变化，在保证安全性、跟车性等基础性能的前提下降低能量消耗；3、实用性强，硬件结构较为简单，可利用现有ACC的硬件设备，只增加行驶工况识别器，即可实现在多种路况下节能自动驾驶；4、可用于燃油车、纯电动、混合动力等多种车辆，其节能功能对纯电动汽车来说尤其有实用价值，可以在多种工况有效地节省电池能量，增加续驶里程。
附图说明
图1为本发明系统结构图；
图2为本发明行驶工况识别器结构图；
图3为本发明ACC控制器结构图；
图4为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将参照附图详细地描述实施例。
如图1所示，一种适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统，包括毫米波雷达1、车速传感器2、行驶工况识别器3、ACC控制器4和加速/减速执行装置5；
毫米波雷达1获取探测范围内前方车辆的距离和相对车速，向行驶工况识别器3输入自车与前车相对速度信号，向ACC控制器4输入前方有无车辆、前车距离以及自车前车相对速度信号；
车速传感器2获取自车车速信号，并传输到行驶工况识别器3；
行驶工况识别器3识别前车行驶的工况类型，将类型信息传输到ACC控制器4，识别结果分为城市工况、城郊工况以及公路工况三种；行驶工况识别器3具有两个输入端，一个输入端接收毫米波雷达1传递过来的自车前车相对速度信号，另一个输入端接收车速传感器2传递来的自车车速信号；
ACC控制器4处理从行驶工况识别器3输入的前车工况类型以及从毫米波雷达1输入的有无前车、前车车距和相对速度等信息，得到节气门开度或制动压力的期望值，用于控制加速/减速执行装置5进行相应的调整动作；
加速/减速执行装置5根据ACC控制器4确定的期望节气门开度或期望制动压力，对节气门开度或制动压力进行控制调整。
如图2所示，所述行驶工况识别器3包括前车车速计算模块201、前车车速记录模块202、特征参数计算模块203和行驶工识识别模块204；
所述前车车速计算模块201根据输入的自车与前车相对速度及自车车速信号计算出前车实时车速，并传输到前车车速记录模块202；
所述前车车速记录模块202记录一定时长的前车车速信息，并将记录信息传递到特征参数计算模块203；数据时长T应合理选取，如果取得过短，记录数据包含的前车行驶状态信息不充分，不利于行驶工况的准确识别，取得过长，影响系统的时效性，建议取值范围90～120s。
所述特征参数计算模块203内置有若干个行驶特征参数的计算程序，对接收到车速记录进行计算得到各项特征参数值，输出到行驶工况识别模块204。特征参数计算模块203中的行驶特征参数的选定采用离线的方式，具体方法如下：在典型的城市、城郊和公路三种行驶场景下，录制大量的行车车速数据样本，时长皆为T；选取较多数量的参数作为备选特征参数，例如时段内的最高车速、平均车速、最大加速度、平均加速度、怠速时间和平均冲击度等；计算所有录制样本的备选参数值，进行各参数与行驶工况类型的相关性分析，去除相关性较低的参数，选定若干个最能反映工况类型的参数作为行驶工况识别的特征参数。
所述行驶工况识别模块204内置行驶工况类型识别算法程序，根据接收的各个特征参数值，对前车行驶工况进行识别运算，识别结果输出到ACC控制器4。行驶工况的识别可采用神经网络识别、模糊识别、统计模式识别等方法。考虑到工况类型识别是一个典型的分类问题，以及BP(Back Propagation)神经网络具有学习与分类能力强、应用广泛等优点，建议在行驶工况识别模块204中采用BP神经网络方法。神经网络输入层的神经元个数与特征参数数量相同，输出层神经元个数为1，选择合适的隐含层训练函数建立行驶工况识别BP神经网络，采用足够的车速记录样本进行离线训练，验证后再载入在线系统。
如图3所示，所述的ACC控制器4包括前方状态判断模块301、控制目标及约束条件生成模块302、期望加速度计算模块303、加速/减速切换模块304、节气门开度/制动压力计算模块305；
所述前方状态判断模块301根据来自毫米波雷达1的有前方有无车辆信息以及行驶工况识别器3的识别结果，判断车辆前方的状态；
所述控制目标及约束条件生成模块302根据不同的前方行驶状态，选择并生成合适的控制目标和约束条件；
所述期望加速度计算模块303对选定的目标函数在约束条件下进行优化求解，得出达到最优控制目标时应具有的期望加速度值；
所述加速/减速切换模块304确定当前期望加速度下，需要执行的纵向驾驶操作类型，分为加速操作、减速操作和不操作三种模式；
所述节气门开度/制动压力计算模块305根据期望加速度值和已决定的加速/减速操作动作，计算出期望节气门开度或期望制动压力，输出到加速/减速执行装置5作为操作控制的参考值。
前方状态判断模块301的判断逻辑如下：
先依据毫米波雷达1提供的前方车辆探测结果的信号，判断自车前方是否有车辆在行驶，判断结果分为两种，第一种情况为前方无车辆行驶，第二种情况为前方存在车辆行驶；当出现第二种情况，再依据行驶工况识别器提供的行驶工况类型信号，对前方行驶车辆状态进行进一步判断，判断结果分为城市工况、城郊工况和公路工况三种类型。
表1各种前方车辆状态下的控制目标和约束条件
控制目标及约束条件生成模块302的具体执行方式如表1所示。其中，控制目标确定方法如下：
当前方状态为无车辆行驶时，ACC系统的控制目标为在设定车速稳定行驶，目标函数为J0＝(v-vset)2；
当前方状态为城市行驶工况，ACC系统的控制目标主要是改善经济性，采用的经济性指标是瞬时行驶功率和加速度变化量的加权，目标函数为J1＝wP1P+wΔaΔa2；在实际应用中，wP1和wΔa的确定方法是，令两者的和为1，取初始值和步长都为0.1，反复试验获得使控制目标最佳的系数组合；
当前方状态为城郊行驶工况，ACC系统的控制目标是兼顾经济性和跟车性，目标函数是瞬时行驶功率和车距误差的加权，即J2＝wP2P+wΔdΔd2；wP2和wΔd的确定方法是，令两者的和为1，取初始值和步长都为0.1，反复试验获得使控制目标最佳的系数组合；
当前方状态为为公路行驶工况，ACC系统的控制目标主要考虑跟车性，目标函数为车距误差，即J3＝Δd2。
约束条件确定方法如下：
当前方状态为无车辆行驶时，对控制变量变化幅度进行约束，即|Δu|＜Δumax；
当前方状态为城市行驶工况，控制变量约束为|Δu|＜Δumax，安全性约束条件为v＜vmax和d＞dsafe，跟车性约束条件为d＜d0+h1v，此时车速较低，车头时距可取大些，且较大的车间距可在求解期望加速度时有较大求解空间，建议h1＝1.5s；
当前方状态为城郊行驶工况，控制变量约束为|Δu|＜Δumax，安全性约束条件为v＜vmax和d＞dsafe，跟车性约束条件为d＜d0+h2v，此时路况下，车速适中，建议h2＝1.25s；
当前方状态为公路行驶工况，控制变量约束为|Δu|＜Δumax，安全性约束条件为v＜vmax和d＞dsafe，跟车性约束条件为d＜d0+h3v，此工况下，车速较高不易触发安全车距约束条件，可选择较小的车间时距，建议h3＝1s。
如图4所示，一种适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制方法，工作流程如下：
S1、由ACC控制器4的前方状态判断模块301根据来自毫米波雷达1的信号判断前方是否有车辆，如果前方没有车辆，进入S2，如果判断前方有车辆行驶，则进入S4；
S2、前方没有车辆，控制目标及约束条件生成模块302选定控制目标为定速巡航，并生成对应的约束条件；
S3、由期望加速度计算模块303求解该控制目标下的期望加速度，进入S17；
S4、前方有车辆行驶，则进入行驶工况识别流程，毫米波雷达1测得自车与前车相对速度，车速传感器2测得自车车速；
S5、将S4中测得的自车与前车相对速度和自车车速传输到前车车速计算模块201，实时计算前车车速；
S6、前车车速记录模块202记录时长T的前车车速数据；
S7、特征参数计算模块203计算T时长车速数据的各个特征参数值；
S8、行驶工况识别模块204以各个特征参数值作为输入，识别出前车行驶工况的类型，作为ACC控制器4切换控制目标的依据；
S9、ACC控制器4中的前方状态判断模块301判断前车工况；若是城市工况进入S10；若不是城市工况，则进一步判断是否为城郊工况，若是城郊工况，则进入S13；若依然不是城郊工况，可以判断此时为公路工况，则进入S15；
S10、若是城市工况，则由控制目标及约束条件生成模块302选定经济性控制目标及相应约束条件；
S11、由期望加速度计算模块303求解该控制目标下的期望加速度，进入S17；
S12、若不是城市工况，则进一步判断是否为城郊工况；
S13、若是城郊工况，则选定经济性/跟踪性综合指标作为控制目标，并生成对应的约束条件；
S14、求解该控制目标下的期望加速度，进入S17；
S15、若依然不是城郊工况，可以判断此时为公路工况，选择跟踪性指标作为控制目标，生成对应的约束条件；
S16、求解该情形下的期望加速度；
S17、在得到期望加速度之后，加速/减速切换模块304确定加速、减速还是不操作；
S18、节气门开度/制动压力计算模块305得到期望节气门开度或期望制动压力；
S19、提供给加速/减速执行装置5作为控制节气门开度或制动压力的参考值，对节气门开度或制动压力进行调整。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统，其特征在于：包括毫米波雷达(1)、车速传感器(2)、行驶工况识别器(3)、ACC控制器(4)和加速/减速执行装置(5)；
毫米波雷达(1)获取探测范围内前方车辆的距离和相对车速，向行驶工况识别器(3)输入自车与前车相对速度信号，向ACC控制器(4)输入前方有无车辆、前车距离以及自车前车相对速度信号；
车速传感器(2)获取自车车速信号，并传输到行驶工况识别器(3)；
行驶工况识别器(3)识别前车行驶的工况类型，将类型信息传输到ACC控制器(4)；识别结果分为城市工况、城郊工况以及公路工况三种；行驶工况识别器(3)具有两个输入端，一个输入端接收毫米波雷达(1)传递过来的自车前车相对速度信号，另一个输入端接收车速传感器(2)传递来的自车车速信号；
ACC控制器(4)处理从行驶工况识别器(3)输入的前车工况类型以及从毫米波雷达(1)输入的有无前车、前车车距和相对速度信息，得到节气门开度或制动压力的期望值，用于控制加速/减速执行装置(5)进行相应的调整动作；
加速/减速执行装置(5)根据ACC控制器(4)确定的期望节气门开度或期望制动压力，对节气门开度或制动压力进行控制调整；
所述行驶工况识别器(3)包括前车车速计算模块(201)、前车车速记录模块(202)、特征参数计算模块(203)和行驶工况识别模块(204)；
所述前车车速计算模块(201)根据输入的自车与前车相对速度及自车车速信号计算出前车实时车速，并传输到前车车速记录模块(202)；
所述前车车速记录模块(202)记录一定时长的前车车速信息，并将记录信息传递到特征参数计算模块(203)；
所述特征参数计算模块(203)根据接收到的前车车速记录，计算前车行驶的各个特征参数值，并传输到行驶工况识别模块(204)；
所述行驶工况识别模块(204)根据接收到的各行驶特征参数值，识别出前车行驶工况的类型。
2.根据权利要求1所述的适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统，其特征在于：所述的ACC控制器(4)包括前方状态判断模块(301)、控制目标及约束条件生成模块(302)、期望加速度计算模块(303)、加速/减速切换模块(304)、节气门开度/制动压力计算模块(305)；
所述前方状态判断模块(301)根据来自毫米波雷达(1)的有前方有无车辆信息以及行驶工况识别器(3)的识别结果，判断车辆前方的状态；
所述控制目标及约束条件生成模块(302)根据不同的前方行驶状态，选择并生成合适的控制目标和约束条件；
所述期望加速度计算模块(303)对选定的目标函数在约束条件下进行优化求解，得出达到最优控制目标时应具有的期望加速度值；
所述加速/减速切换模块(304)确定当前期望加速度下，需要执行的纵向驾驶操作类型，分为加速操作、减速操作和不操作三种模式；
所述节气门开度/制动压力计算模块(305)根据期望加速度值和已决定的加速/减速操作动作，计算出期望节气门开度或期望制动压力，输出到加速/减速执行装置(5)作为操作控制的参考值。
3.根据权利要求2所述的一种适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、由ACC控制器(4)的前方状态判断模块(301)根据来自毫米波雷达(1)的信号判断前方是否有车辆；如果前方没有车辆，进入步骤二；如果判断前方有车辆行驶，则进入步骤四；
步骤二、前方没有车辆，控制目标及约束条件生成模块(302)选定控制目标为定速巡航，并生成对应的约束条件；由期望加速度计算模块(303)求解该控制目标下的期望加速度，进入步骤三；
步骤三、在得到期望加速度之后，加速/减速切换模块(304)确定加速、减速还是不操作；节气门开度/制动压力计算模块(305)得到期望节气门开度或期望制动压力；将节气门开度/制动压力计算模块(305)的计算结果作为加速/减速执行装置(5)控制节气门开度或制动压力的参考值，对节气门开度或制动压力进行调整；
步骤四、前方有车辆行驶，则进入行驶工况识别流程，毫米波雷达(1)测得自车与前车相对速度，车速传感器(2)测得自车车速；将测得的自车与前车相对速度和自车车速传输到前车车速计算模块(201)，实时计算前车车速；前车车速记录模块(202)记录时长T的前车车速数据；特征参数计算模块(203)计算T时长车速数据的各个特征参数值；行驶工况识别模块(204)以各个特征参数值作为输入，识别出前车行驶工况并输出到ACC控制器(4)；ACC控制器(4)中的前方状态判断模块(301)判断前车工况；若是城市工况进入步骤五；若不是城市工况，则进一步判断是否为城郊工况，若是城郊工况，则进入步骤六；若依然不是城郊工况，可以判断此时为公路工况，则进入步骤七；
步骤五、若是城市工况，则由控制目标及约束条件生成模块(302)选定经济性控制目标及相应约束条件；由期望加速度计算模块(303)求解该控制目标下的期望加速度，进入步骤三；
步骤六、若是城郊工况，则选定经济性/跟踪性综合指标作为控制目标，并生成对应的约束条件；求解该控制目标下的期望加速度，进入步骤三；
步骤七、若是公路工况，选择跟踪性指标作为控制目标，生成对应的约束条件；求解该情形下的期望加速度，进入步骤三。
4.根据权利要求3所述的适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统的方法，其特征在于：所述步骤二中前方没有车辆时的控制目标为：
J0＝(v-vset)2
式中，vset表示驾驶员设定车速，v表示自车车速；
约束条件为：
|Δu|＜Δumax
式中，Δu为控制变量的增量，Δumax为控制变量允许的最大增量。
5.根据权利要求3所述的适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统的方法，其特征在于：所述步骤五中城市工况控制目标为：
J1＝wP1P+wΔaΔa2
式中，P为车辆瞬时行驶功率，是车速和加速度的一个函数，Δa为加速度变化量，wP1和wΔa分别为两个经济性子目标的权系数；
安全性约束条件为：
v＜vmax
d＞dsafe
式中，v为自车车速，vmax为当前路段的最大允许车速，d为自车与前车车距，dsafe为安全车距；
跟车性约束条件为：
d＜d0+h1v
式中，d0为两车停车时的车间距离，h1为车间时距；
控制变量约束条件为：
|Δu|＜Δumax
式中，Δu为控制变量的增量，Δumax为控制变量允许的最大增量。
6.根据权利要求3所述的适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统的方法，其特征在于：所述步骤六中城郊工况控制目标为：
J2＝wP2P+wΔdΔd2
式中，P为车辆瞬时行驶功率，是车速和加速度的一个函数，Δd为车间距误差，Δd＝d-ddes，d为实际车间距，ddes为期望车间距，ddes＝d0+h2v，d0为停车时的车间距离，h2为车间时距，v表示自车车速；wP2和wΔd分别为瞬时行驶功率和车间距误差的权系数；
安全性约束条件为：
v＜vmax
d＞dsafe
式中，v为自车车速，vmax为当前路段的最大允许车速，d为自车与前车车距，dsafe为安全车距；
跟车性约束条件为：
d＜d0+h2v
式中，d0为两车停车时的车间距离，h2为车间时距；
控制变量约束条件为：
|Δu|＜Δumax
式中，Δu为控制变量的增量，Δumax为控制变量允许的最大增量。
7.根据权利要求3所述的适用多行驶工况的经济型自适应巡航控制系统的方法，其特征在于：所述步骤七中公路工况控制目标为：
J3＝Δd2
式中，Δd为车间距误差，Δd＝d-ddes，d为实际车间距，ddes为期望车间距，ddes＝d0+h3v，d0为停车时的车间距离，h3为车间时距，v表示自车车速；
安全性约束条件为：
v＜vmax
d＞dsafe
式中，v为自车车速，vmax为当前路段的最大允许车速，d为自车与前车车距，dsafe为安全车距；
跟车性约束条件为：
d＜d0+h3v
式中，d0为两车停车时的车间距离，h3为车间时距；
控制变量约束条件为：
|Δu|＜Δumax
式中，Δu为控制变量的增量，Δumax为控制变量允许的最大增量。
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