CN113320529A - 基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法和系统 - Google Patents

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CN113320529A CN202110542829.4A CN202110542829A CN113320529A CN 113320529 A CN113320529 A CN 113320529A CN 202110542829 A CN202110542829 A CN 202110542829A CN 113320529 A CN113320529 A CN 113320529A
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Abstract

本发明实施例提供一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法和系统，利用最小二乘辨识的方式标定出自车的纵向特性，结合模糊PID的控制方法，达到接近实际驾驶人的开车方式，既能提高纵向控制性能，又能提高舒适性和燃油经济性；减轻了驾驶员的负担,从而减少或避免了交通事故的发生，减少了不必要的车速变化，可以最大限度地节省燃料，降低排气污染，提高汽车的动力性能和乘坐的舒适性。

Description

基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法和系统
技术领域
本发明实施例涉及自动驾驶控制技术领域，尤其涉及一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法和系统。
背景技术
随着我国高速公路网建设纵横迅速延伸，自动巡航控制也具备了广泛的发展和应用前景。科技的发展使相应电子技术在汽车上应用得越来越广泛，汽车电子化程度越来越高。特别是微控制器进入汽车控制领域后，给汽车发展带来了划时代的变化,汽车的动力性、操作稳定性、安全性、燃油经济性、对环境的友好性都得到了大幅提升。在大陆型国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，而且在高速公路上行驶时变换车速的频率及范围都较少，能以较稳定的车速行驶。
采用了汽车巡航控制系统后，当车辆在高速公路上长时间行车时，驾驶员就不用再去控制油门踏板。这减轻了驾驶员的负担，从而减少或避免了交通事故的发生，而传统巡航系统的操控性能差，燃油效率，并不能满足安全性、舒适性和节能性的需求。
发明内容
本发明实施例提供一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法和系统，以解决现有技术中巡航系统的操控性能差，燃油效率的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，包括：
S1、建立油门开度与加速度、速度的第一标定图，以及刹车踏板行程与加速度、速度的第二标定图；
S2、以巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值作为比例积分微分模糊PID控制器的输入语言变量，以目标车速为输入、实际车速为输出训练模糊PID控制器，得到PID控制参数选择的模糊规则表；
S3、基于所述第一标定图和所述第二标定图，基于插值法获取所述模糊规则表中的PID控制参数，以输出给巡航控制系统。
作为优选的，所述步骤S1具体包括：
基于预设时间阈值内车辆实际的油门输入、刹车踏板输入，以及汽车动力学模型的状态输出，确定车辆的速度、加速度、油门开度、刹车踏板行程；
基于车辆的油门开度与速度、加速度的对应关系构建第一标定图，基于刹车踏板行程与速度、加速度的对应关系构建第二标定图。
作为优选的，所述步骤S2具体包括：
S21、确定车辆行驶时巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值，以所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值作为模糊PID控制器的输入语言变量；
S22、建立所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值变化时，所述模糊PID控制器中比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数的取值规则；
S23、以所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值为语言输入变量，以比例调节系数修正参数、积分调节系数修正参数和微分调节系数修正参数为输出语言变量，分别建立比例调节系数修正参数、积分调节系数修正参数和微分调节系数修正参数的模糊规则表。
作为优选的，所述步骤S21还包括：
定义输入语言变量及输入语言变量的模糊子集，输出语言变量及输出语言变量的模糊子集；
以巡航控制系统的速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|作为模糊PID控制器的输入语言变量，确定速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|的模糊子集：
|E|＝{Z|E|，S|E|，M|E|，B|E|}，其中，Z|E|＜S|E|＜M|E|＜B|E|；
|EC|＝{Z|EC|，S|EC|，M|EC|，B|EC|}，其中，Z|EC|＜S|EC|＜M|EC|＜B|EC|；
以比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′为输出语言变量，确定比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′的模糊子集：
Kp′＝{Zp，Sp，Mp，Bp}，其中，Zp＜Sp＜Mp＜Bp；
Ki′＝{Zi，Si，Mi，Bi}，其中，Zi＜Si＜Mi＜Bi；
Td′＝{Zd，Sd，Md，Bd}，其中，Zd＜Sd＜Md＜Bd。
作为优选的，所述步骤S22具体包括：
基于速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|的大小确定比例调节系数Kp、积分调节系数Ti和微分调节系数Td的取值变化；
当速度误差绝对值|E|取B|E|时，比例调节系数Kp取最大值，积分调节系数Ti取最大值，微分调节系数Td取最小值；
当速度误差绝对值|E|取M|E|，速度误差变化率绝对值|EC|取M|EC|时，比例调节系数Kp取最小值，积分调节系数Ti取中间值，微分调节系数Td取最小值；
当速度误差绝对值|E|取S|E|时，比例调节系数Kp增大，积分调节系数Ti取减小，微分调节系数Td减小。
作为优选的，所述步骤S23具体包括：
确定所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值的取值变化，根据比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数的取值规则，确定比例调节系数Kp、积分调节系数Ti和微分调节系数Td的取值变化，以建立比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′的模糊规则表。
第二方面，本发明实施例提供一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制系统，包括：
自车标定模块，建立油门开度与加速度、速度的第一标定图，以及刹车踏板行程与加速度、速度的第二标定图；
模糊规则表模块，以巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值作为比例积分微分模糊PID控制器的输入语言变量，以目标车速为输入、实际车速为输出训练模糊PID控制器，得到PID控制参数选择的模糊规则表；
巡航控制模块，基于所述第一标定图和所述第二标定图，基于插值法获取所述模糊规则表中的PID控制参数，以输出给巡航控制系统。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面实施例所述基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法的步骤。
本发明实施例提供的一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法和系统，利用最小二乘辨识的方式标定出自车的纵向特性，结合模糊PID的控制方法，达到接近实际驾驶人的开车方式，既能提高纵向控制性能，又能提高舒适性和燃油经济性；减轻了驾驶员的负担,从而减少或避免了交通事故的发生，减少了不必要的车速变化，可以最大限度地节省燃料，降低排气污染，提高汽车的动力性能和乘坐的舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法流程框图；
图2为根据本发明实施例的第一标定图；
图3为根据本发明实施例的第二标定图；
图4为根据本发明实施例的巡航控制原理图；
图5为根据本发明实施例的模糊PID控制原理图；
图6为根据本发明实施例的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
自适应巡航控制是一个允许车辆巡航控制系统通过调整速度以适应交通状况的汽车功能。与普通巡航系统不同，自适应巡航系统能自动锁定前车车速，随前车加速而加速，当然，前车减速也会随之减速。驾驶人员可以将脚从踏板上移开，只要关注于方向盘即可，能大幅降低长途驾驶所带来的疲劳。
采用了汽车巡航控制系统后，当车辆在高速公路上长时间行车时，驾驶员就不用再去控制油门踏板。这减轻了驾驶员的负担，从而减少或避免了交通事故的发生，而传统巡航系统的操控性能差，燃油效率，并不能满足安全性、舒适性和节能性的需求。
因此，本发明实施例提供一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法和系统，利用最小二乘辨识的方式标定出自车的纵向特性，结合模糊PID的控制方法，达到接近实际驾驶人的开车方式，既能提高纵向控制性能，又能提高舒适性和燃油经济性。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。
图1为本发明实施例提供一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，包括：
S1、建立油门开度与加速度、速度的第一标定图，以及刹车踏板行程与加速度、速度的第二标定图；
基于预设时间阈值内车辆实际的油门输入、刹车踏板输入，以及汽车动力学模型的状态输出，确定车辆的速度、加速度、油门开度、刹车踏板行程；
基于车辆的油门开度与速度、加速度的对应关系构建第一标定图，基于刹车踏板行程与速度、加速度的对应关系构建第二标定图。
具体的，在本实施例中，利用3～5s内的车辆实际的踏板输入(即油门或刹车踏板)和汽车动力学模型的状态输出，通过采集车速、油门开度、刹车踏板行程以及加速度等信息，构建油门开度与速度、加速度的对应关系构建第一标定图，即油门开度与速度、加速度的关系，如图2中所示，以及构建刹车踏板行程与速度、加速度的第二标定图，如图3中所示。
S2、以巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值作为比例积分微分模糊PID控制器的输入语言变量，以目标车速为输入、实际车速为输出训练模糊PID控制器，得到PID控制参数选择的模糊规则表；
巡航控制原理如图4中所示，通过车速传感器采集的实际车速反馈信号与设定车速进行比较，通过模糊控制生成控制信号，以使巡航控制器调整车辆速度。
如图5中所示，模糊PID控制是根据PID控制器的三个参数与偏差E和偏差的变化EC之间的模糊关系，在运行时不断检测E及EC，通过事先确定的关系,利用模糊推理的方法，在线修改PID控制器的三个参数，让PID参数可自整定。
具体的，所述步骤S2具体包括：
S21、确定车辆行驶时巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值，以所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值作为模糊PID控制器的输入语言变量；
定义输入语言变量及输入语言变量的模糊子集，输出语言变量及输出语言变量的模糊子集；
以巡航控制系统的速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|作为模糊PID控制器的输入语言变量，确定速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|的模糊子集：
|E|＝{Z|E|，S|E|，M|E|，B|E|}，其中，Z|E|＜S|E|＜M|E|＜B|E|；Z|E|＝0；
|EC|＝{Z|EC|，S|EC|，M|EC|，B|EC|}，其中，Z|EC|＜S|EC|＜M|EC|＜B|EC|；Z|EC|＝0；
以比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′为输出语言变量，确定比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′的模糊子集：
Kp′＝{Zp，Sp，Mp，Bp}，其中，Zp＜Sp＜Mp＜Bp；Zp＝0；
Ki′＝{Zi，Si，Mi，Bi}，其中，Zi＜Si＜Mi＜Bi；Zi＝0；
Td′＝{Zd，Sd，Md，Bd}，其中，Zd＜Sd＜Md＜Bd；Zd＝0。
S22、建立所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值变化时，所述模糊PID控制器中比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数的取值规则；
基于速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|的大小确定比例调节系数Kp、积分调节系数Ti和微分调节系数Td的取值变化；
从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面考虑提出以下三条控制规则:
1、当速度误差绝对值|E|取B|E|时，比例调节系数Kp取最大值，积分调节系数Ti取最大值，微分调节系数Td取最小值；
具体的，当|E|较大时，系统响应具有较快的响应速度，应取较大的Kp；为防止出现较大的超调，避免开始时|E|的瞬间变大可能引起的微分过饱和，则应取较大的Ti和较小的Td；
2、当速度误差绝对值|E|取M|E|，速度误差变化率绝对值|EC|取M|EC|时，比例调节系数Kp取最小值，积分调节系数Ti取中间值，微分调节系数Td取最小值；
具体的，当|E|和|EC|处于中等大时,为了使系统具有较小的超调，应取较小的Kp，为了避免对动态稳定性造成影响,应取适中的Ti，由于此时的调节特性对Td的变化敏感，因此Td应取得大一些；
3、当速度误差绝对值|E|取S|E|时，比例调节系数Kp增大，积分调节系数Ti取减小，微分调节系数Td减小。
当|E|较小时,为使系统具有较好的稳态性能,减小系统静态误差,增加系统对扰动的抑制能力,应增大Kp；减小Ti和Td。
对实际的汽车巡航控制系统来说，误差为零时容易产生游车，使驾驶员感到不适。从而车速误差不能为零，而要将其保持在一定的误差范围内。所以在设计汽车巡航控制系统的模糊规则时就要考虑到；当车速误差较小时，应减弱积分环节的作用、加大比例环节的作用，允许系统有一定的误差。
S23、以所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值为语言输入变量，以比例调节系数修正参数、积分调节系数修正参数和微分调节系数修正参数为输出语言变量，分别建立比例调节系数修正参数、积分调节系数修正参数和微分调节系数修正参数的模糊规则表。
确定所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值的取值变化，根据比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数的取值规则，确定比例调节系数Kp、积分调节系数Ti和微分调节系数Td的取值变化，以建立比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′的模糊规则表。
在实际的控制系统中,在控制过程的各阶段，对误差和误差变化又不同的要求。在控制过程的初始阶段,系统的误差往往较大,控制系统的目的是消除误差,这时就要求误差值在控制规则中的加权系数应大一些，反之当控制过程趋向稳定阶段,系统误差已经很小，控制系统的主要任务是减小超调量,使系统尽快稳定。为此，引入了具有多个调整因子的模糊控制器，对每一个误差等级各引入一个调整因子，自此模糊控制器有两个输入语言变量|E|和|EC|；三个输出语言变量Kp′、Ti′和Td′；归纳出的模糊控制规则如表1至表3中所示：
Figure BDA0003071937240000101
表1.Kp′规则表
Figure BDA0003071937240000102
表2.Ti′规则表
Figure BDA0003071937240000103
表3.Td′规则表
S3、基于所述第一标定图和所述第二标定图，基于插值法获取所述模糊规则表中的PID控制参数，以输出给巡航控制系统。
选定了模糊的PID参数后，结合自车标定的油门踏板和刹车行程标定的标定图，利用插入方法选取最优控制参数，输出给车辆控制。
本发明实施例还提供一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制系统，基于上述各实施例中的基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，包括：
自车标定模块，建立油门开度与加速度、速度的第一标定图，以及刹车踏板行程与加速度、速度的第二标定图；
模糊规则表模块，以巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值作为比例积分微分模糊PID控制器的输入语言变量，以目标车速为输入、实际车速为输出训练模糊PID控制器，得到PID控制参数选择的模糊规则表；
巡航控制模块，基于所述第一标定图和所述第二标定图，基于插值法获取所述模糊规则表中的PID控制参数，以输出给巡航控制系统。
在一个实施例中，本发明实施例还提供了一种实体结构示意图，如图6所示，该服务器可以包括：处理器(processor)601、通信接口(Communications Interface)602、存储器(memory)603和通信总线604，其中，处理器601，通信接口602，存储器603通过通信总线604完成相互间的通信。处理器601可以调用存储器603中的逻辑指令，以执行如上述各实施例所述基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法的步骤。例如包括：
S1、建立油门开度与加速度、速度的第一标定图，以及刹车踏板行程与加速度、速度的第二标定图；
S2、以巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值作为比例积分微分模糊PID控制器的输入语言变量，以目标车速为输入、实际车速为输出训练模糊PID控制器，得到PID控制参数选择的模糊规则表；
S3、基于所述第一标定图和所述第二标定图，基于插值法获取所述模糊规则表中的PID控制参数，以输出给巡航控制系统。
此外，上述的存储器603中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在一个实施例中，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序包含至少一段代码，该至少一段代码可由主控设备执行，以控制主控设备用以实现如上述各实施例所述基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法的步骤。例如包括：
S1、建立油门开度与加速度、速度的第一标定图，以及刹车踏板行程与加速度、速度的第二标定图；
S2、以巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值作为比例积分微分模糊PID控制器的输入语言变量，以目标车速为输入、实际车速为输出训练模糊PID控制器，得到PID控制参数选择的模糊规则表；
S3、基于所述第一标定图和所述第二标定图，基于插值法获取所述模糊规则表中的PID控制参数，以输出给巡航控制系统。
在一个实施例中，本申请实施例还提供一种计算机程序，当该计算机程序被主控设备执行时，用以实现上述方法实施例。
所述程序可以全部或者部分存储在与处理器封装在一起的存储介质上，也可以部分或者全部存储在不与处理器封装在一起的存储器上。
在一个实施例中，本申请实施例还提供一种处理器，该处理器用以实现上述方法实施例。上述处理器可以为芯片。
综上所述，本发明实施例提供的一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法和系统，利用最小二乘辨识的方式标定出自车的纵向特性，结合模糊PID的控制方法，达到接近实际驾驶人的开车方式，既能提高纵向控制性能，又能提高舒适性和燃油经济性；减轻了驾驶员的负担,从而减少或避免了交通事故的发生，减少了不必要的车速变化，可以最大限度地节省燃料，降低排气污染，提高汽车的动力性能和乘坐的舒适性。
本发明的各实施方式可以任意进行组合，以实现不同的技术效果。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidStateDisk)等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，其特征在于，包括：
S1、建立油门开度与加速度、速度的第一标定图，以及刹车踏板行程与加速度、速度的第二标定图；
S2、以巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值作为比例积分微分模糊PID控制器的输入语言变量，以目标车速为输入、实际车速为输出训练模糊PID控制器，得到PID控制参数选择的模糊规则表；
S3、基于所述第一标定图和所述第二标定图，基于插值法获取所述模糊规则表中的PID控制参数，以输出给巡航控制系统。
2.根据权利要求1所述的基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
基于预设时间阈值内车辆实际的油门输入、刹车踏板输入，以及汽车动力学模型的状态输出，确定车辆的速度、加速度、油门开度、刹车踏板行程；
基于车辆的油门开度与速度、加速度的对应关系构建第一标定图，基于刹车踏板行程与速度、加速度的对应关系构建第二标定图。
3.根据权利要求1所述的基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、确定车辆行驶时巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值，以所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值作为模糊PID控制器的输入语言变量；
S22、建立所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值变化时，所述模糊PID控制器中比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数的取值规则；
S23、以所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值为语言输入变量，以比例调节系数修正参数、积分调节系数修正参数和微分调节系数修正参数为输出语言变量，分别建立比例调节系数修正参数、积分调节系数修正参数和微分调节系数修正参数的模糊规则表。
4.根据权利要求3所述的基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述步骤S21还包括：
定义输入语言变量及输入语言变量的模糊子集，输出语言变量及输出语言变量的模糊子集；
以巡航控制系统的速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|作为模糊PID控制器的输入语言变量，确定速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|的模糊子集：
|E|＝{Z|E|，S|E|，M|E|，B|E|}，其中，Z|E|＜S|E|＜M|E|＜B|E|；
|EC|＝{Z|EC|，S|EC|，M|EC|，B|EC|}，其中，Z|EC|＜S|EC|＜M|EC|＜B|EC|；
以比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′为输出语言变量，确定比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′的模糊子集：
Kp′＝{Zp，Sp，Mp，Bp}，其中，Zp＜Sp＜Mp＜Bp；
Ki′＝{Zi，Si，Mi，Bi}，其中，Zi＜Si＜Mi＜Bi；
Td′＝{Zd，Sd，Md，Bd}，其中，Zd＜Sd＜Md＜Bd。
5.根据权利要求4所述的基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括：
基于速度误差绝对值|E|和速度误差变化率绝对值|EC|的大小确定比例调节系数Kp、积分调节系数Ti和微分调节系数Td的取值变化；
当速度误差绝对值|E|取B|E|时，比例调节系数Kp取最大值，积分调节系数Ti取最大值，微分调节系数Td取最小值；
当速度误差绝对值|E|取M|E|，速度误差变化率绝对值|EC|取M|EC|时，比例调节系数Kp取最小值，积分调节系数Ti取中间值，微分调节系数Td取最小值；
当速度误差绝对值|E|取S|E|时，比例调节系数Kp增大，积分调节系数Ti取减小，微分调节系数Td减小。
6.根据权利要求5所述的基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括：
确定所述速度误差绝对值和所述速度误差变化率绝对值的取值变化，根据比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数的取值规则，确定比例调节系数Kp、积分调节系数Ti和微分调节系数Td的取值变化，以建立比例调节系数修正参数Kp′、积分调节系数修正参数Ti′和微分调节系数修正参数Td′的模糊规则表。
7.一种基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制系统，其特征在于，包括：
自车标定模块，建立油门开度与加速度、速度的第一标定图，以及刹车踏板行程与加速度、速度的第二标定图；
模糊规则表模块，以巡航控制系统的速度误差绝对值和速度误差变化率绝对值作为比例积分微分模糊PID控制器的输入语言变量，以目标车速为输入、实际车速为输出训练模糊PID控制器，得到PID控制参数选择的模糊规则表；
巡航控制模块，基于所述第一标定图和所述第二标定图，基于插值法获取所述模糊规则表中的PID控制参数，以输出给巡航控制系统。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于自车标定和模糊控制的自适应巡航控制方法的步骤。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114610002A (zh) * 2022-03-31 2022-06-10 东风汽车集团股份有限公司 一种acc系统功能的台架标定方法及系统
CN115503707A (zh) * 2022-10-26 2022-12-23 东风商用车有限公司 一种基于加速度管理的巡航控制方法、系统和存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104932268A (zh) * 2015-06-08 2015-09-23 武汉理工大学 基于模糊pid的汽车巡航控制系统
CN107300863A (zh) * 2017-07-12 2017-10-27 吉林大学 一种基于map图和在线标定的纵向加速度控制方法
CN109435949A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种车辆自适应巡航控制方法及系统
CN112078576A (zh) * 2020-09-25 2020-12-15 英博超算(南京)科技有限公司 一种基于模糊控制来模拟驾驶员特性的自适应巡航控制方法
CN112489431A (zh) * 2020-12-11 2021-03-12 西华大学 一种基于5g v2x的车辆协同跟随控制系统及控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104932268A (zh) * 2015-06-08 2015-09-23 武汉理工大学 基于模糊pid的汽车巡航控制系统
CN107300863A (zh) * 2017-07-12 2017-10-27 吉林大学 一种基于map图和在线标定的纵向加速度控制方法
CN109435949A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种车辆自适应巡航控制方法及系统
CN112078576A (zh) * 2020-09-25 2020-12-15 英博超算(南京)科技有限公司 一种基于模糊控制来模拟驾驶员特性的自适应巡航控制方法
CN112489431A (zh) * 2020-12-11 2021-03-12 西华大学 一种基于5g v2x的车辆协同跟随控制系统及控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
沈亮: "汽车巡航控制方法的研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114610002A (zh) * 2022-03-31 2022-06-10 东风汽车集团股份有限公司 一种acc系统功能的台架标定方法及系统
CN114610002B (zh) * 2022-03-31 2023-12-26 东风汽车集团股份有限公司 一种acc系统功能的台架标定方法及系统
CN115503707A (zh) * 2022-10-26 2022-12-23 东风商用车有限公司 一种基于加速度管理的巡航控制方法、系统和存储介质

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