【摘 要】
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近年来,随着汽车主动安全技术的大力推进,汽车的安全性能得到了极大提高。AEB（Autonomous Emergency Braking）系统作为汽车主动安全技术的重要组成部分,可以在本车遇到前方障碍物时对驾驶员进行预警,当碰撞的风险进一步升级而驾驶员未及时采取制动措施时,AEB系统会控制车辆进行紧急制动,从而保障驾驶员及乘员的安全。本文以汽车系统动力学知识为基础,利用模糊控制理论、有限状态机控制理
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近年来,随着汽车主动安全技术的大力推进,汽车的安全性能得到了极大提高。AEB（Autonomous Emergency Braking）系统作为汽车主动安全技术的重要组成部分,可以在本车遇到前方障碍物时对驾驶员进行预警,当碰撞的风险进一步升级而驾驶员未及时采取制动措施时,AEB系统会控制车辆进行紧急制动,从而保障驾驶员及乘员的安全。本文以汽车系统动力学知识为基础,利用模糊控制理论、有限状态机控制理论以及PID控制理论研究自动紧急制动系统控制策略,并通过CarSim/Simulink联合仿真手段对所设计的控制策略进行验证。本文主要研究工作如下:（1）自动紧急制动系统总体设计。基于自动紧急制动系统的控制需求,进行了AEB系统总体设计,包括:AEB系统总体方案设计、总体结构设计以及总体逻辑设计三部分。（2）搭建了车辆系统动力学模型,包括车辆纵向动力学模型和车辆纵向动力学逆向模型。利用CarSim软件配置车辆动力学系统参数并建立了车辆纵向动力学模型;基于汽车动力学理论建立车辆制动压力模型,得到期望加速度与制动压力的数学关系,在MATLAB/Simulink中建立了车辆纵向动力学逆向模型,完成了整车系统动力学仿真模型的搭建。（3）自动紧急制动系统控制策略研究。分析了AEB系统触发时需满足的安全模型需求,剖析了AEB系统常用的安全模型结构,采用分层控制思想提出了本文基于安全距离-时间模型相结合的自动紧急制动系统控制策略。首先,针对直道工况下相邻车道内前方车辆的换道情况,基于模糊控制理论与安全时间模型设计了前方危险目标判别控制器,实现了AEB系统前方危险目标的确定。然后,基于有限状态机控制理论,设计了安全距离和安全时间模型相结合的自动紧急制动系统上层控制器,根据本车与目标车的相对位置与速度等信息获得本车期望加速度。构建了基于PID控制的自动紧急制动系统下层控制器,将上层控制器得到的期望加速度转化为本车的制动主缸压力,实现了本车加速度对期望加速度的实时跟随调整。（4）基于C-NCAP典型测试工况,通过CarSim与MATLAB/Simulink进行联合仿真验证本文设计的自动紧急制动系统控制策略。仿真结果表明,该控制策略可以较好地判断出相邻车道前方车辆的换道行为,并且对危险目标车辆的判断与预期结果一致;可以较好地实现预警/分级制动控制功能,使本车刹停时前后两车的相对距离保持在规定范围内,实现了本车对于期望加速度的有效跟随。
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