摘 要

在这个注重基建的，高速公路急速修建的国家，汽车的需求量一直在增加，随着汽车的普及，我们的生活也变得与汽车链接在一起，那么提高汽车本身的安全性和舒适性，让汽车能更好地服务于人们，则是一个至关重要的课题。由此，汽车自适应巡航系统（ACC）也就收到广泛的关注和研究。

本文主要从控制算法和控制策略方面进行对ACC的研究，主要有ACC和CACC的切换选择策略，利用传统PI调节的速度控制算法研究，考虑可变车间时距的安全时距算法研究，实际车距算法研究，以及考虑相对速度的加速度控制算法研究。

利用上面的控制算法和策略，利用仿真软件，进行模拟仿真，对数据进行分析对比总结，然后对参数以及算法进行微调，得到能够有效提高安全性、舒适性和缓解交通压力的的整体设计。

关键词：汽车自适应巡航控制系统 控制算法和策略 模拟仿真

Abstract

With the rapid development of cars in the country, the demand for cars has been increasing. With the popularity of cars, our lives have become linked with cars, so improve the safety and comfort of the car itself, So cars can better serve people, it is a crucial issue. As a result, the car adaptive cruise system (ACC) also received extensive attention and research.

This paper mainly studies the ACC from the aspects of control algorithm and control strategy. There are mainly switching strategies of ACC and CACC. Using the traditional PI-adjusted speed control algorithm, this paper studies the safe time-lapse algorithm of variable shop time, Distance algorithm, and the acceleration control algorithm considering the relative velocity.

Using the above control algorithm and strategy, the simulation software is used to simulate and analyze the data, and then the parameters and algorithms are fine-tuned to obtain the overall design which can improve the safety, comfort and ease the traffic pressure.

Key words: Vehicle adaptive cruise control system, control algorithm and strategy, simulation

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2研究背景及意义 2

1.3 国内外研究现状 3

1.4 本文主要研究内容 4

1.5 本章小结 5

第2章 ACC控制策略和控制算法 6

2.1 ACC系统模块运行策略 6

2.2.1 CACC选择控制算法 7

2.2.2 CACC速度控制算法 8

2.3 跟随巡航控制算法研究 9

2.3.1 跟随系统选择控制算法 9

2.3.2 安全时距算法研究 10

2.3.3 加速度控制算法研究 12

2.4 输入信号的采集 12

2.5 子系统选择模块 13

2.6 输出信号的实现 14

2.7 本章小结 18

第3 章 软件仿真及结果分析 20

3.1 定速巡航模块、仿真及结果分析 20

3.2 跟随系统模块、仿真及结果分析 22

3.3 ACC控制系统模块，仿真及仿真结果分析 29

3.4 总控制模块，仿真及结果分析 32

3.5 本章小结 33

第4 章 总结 34

致 谢 35

中外文参考文献 36

第1章 绪论

1.1引言

在我国，汽车行业经过60多年的发展，经过国家的大力推动以及人民生活生产的需要，已然成为中国的支柱产业之一了。不仅如此，中国的汽车产业甚至对世界格局产生了重要影响，当下我国汽车产量已经超过2800万辆。在近十年，我国自主品牌得到飞速发展，得到广大人民的认可，把市场占有率提升到25%左右，对进口国如日本，德国，特别是日本产生不少影响，对此广大人民应该感到骄傲和欣喜。

但是，新的挑战已经出现，能否适应新的变化，能否良好稳定的向新能源和无人驾驶转型，或是研究出舒适性，安全性能更好的车辆甚至创造新型交通模式，是我国汽车行业能否在当下或以后快速发展以及引领全球发展反向的重要考验。

当下，全球部分高校和企业都将注意力转向巡航控制，主要分两个部分，一个是定速巡航，一个就是自适应巡航。而定速巡航只是自适应巡航的前期尝试和实验，所以，毫无疑问，自适应巡航将成为主流也必将对汽车行业已经交通模式进行全新的改革。而在我们这个高速公路排全球第一 ，随着一带一路的带来的经济推动，而又极其注重基建和修路的国家里，汽车其本身的环境就极其优越和完善，不仅如此，当经济的快速发展，汽车涌入百姓之家，人民需求越来越多，也完全可以促进汽车行业向更更快，更好，更舒适，更安全，更人性化的方向发展。

在大势所趋，环境优越的情况下，自适应巡航自然就走向研发商和高校的视野之下，但是，我们也不能不承认，当下，自适应巡航技术还不够完善，各方面协调有待提升，但是其优越性却是不可忽略，更是不可替代的。

当下，相对而言，定速巡航系统的发展比较完善的。汽车定速巡航系统从1960年被研究开始，一直发展到今天经过了多个过程，主要就是控制硬件的发展，让其更加数字化、集中化、一体化[1]。而硬件则是从机械到集体管，再到模拟集成电路一直到现在的微机的控制，便对应定速巡航不同时期的控制模式。随着硬件的发展，其控制算法也越来越来越完善。然而，定速巡航很明显不能成为一种自主式巡航控制系统，CACC只能满足前方无车或前方车辆速度较快的情况下使用，当不满足这种条件，就必须人工代替定速巡航，所以现在都是将二者结合起来，这样就可以适应各种不同的工况，将仿真结果与传统车辆进行比较分析，从实现的功能上看，并不比全人工差，从某种程度上讲，它的安全性和舒适性甚至比全人工还要好，主要是驾驶员会出现疲劳、分神、注意力不集中以及判断失误的情况，而定速巡航控制系统就可以很好的避免这些情况同时也不会出现犯错的时候。这个系统能够在需要的时候，减少驾驶员的负担，保持车辆定速行驶，增加了车辆的安全性，以及驾驶员和乘坐人员的舒适性，这也是为什么定速巡航快速发展的原因。

在上述所讲的前提下，自适应巡航的重要性也就不言而喻了，不仅能够完善当下半自主控制的不足，而且能够最大程度降低驾驶员的负担，而且随着技术的发展，其各方面性能的完善也必定会带来新一轮汽车革命，对经济结构，基建发展等多个方面产生极其重要的作用，本文就是基于这种情况下，对汽车自适应巡航控制算法开始研究，不可能穷尽各个方面，但是却可以整体上了解并掌握自适应巡航原理和算法，在某些方面可以深入了解，探讨，设计，从而得到全面的认知和良好的仿真，从而与实际接轨，能够在这方面有点作用。

1.2研究背景及意义

中国每年道路交通事故死亡竟然达到十万，2015年，中国因为交通事故而失去生命的有十几万人，虽然在国外发生的交通事故也不少，但是交通事故导致死亡的概率却是大大低于我国，在我国死亡人数都有这么多，那么因为交通事故而受伤的，而波及负面影响的就更是不计其数[2]。在这个和平、文明、和谐友爱的大家庭里，每个人出行的时候，头上居然都悬挂着一把达摩克里斯之剑，每年有多少家庭一蹶不振，多少家庭默默祈祷，又有多少白发人送黑发人，我们不得不发问，在这科技如此发达，文明如此成熟的新时代，难道我们真的就不可避免这些本可以避免的灾难吗？不，毫无疑问，交通事故大多数都是人为因素，酒后驾驶，疲劳驾驶，开车分心，违背各种交通法则等诸多人为因素。在新一代汽车研究上面，安全性可以说是重中之重了，毋庸置疑，这条路还有长的一段要走，李开复曾说过，未来交通将于传统的不一样。对，未来交通必定走向数字化，科技化，统一化。而自适应巡航控制就可以有效提高安全性，用数字化的控制和人工的结合，不仅可以降低驾驶员的负担，同时也可以说是双重保障，数字控制和人工控制双管齐下，不仅如此，ACC装有雷达监测，能够及时有效的监测前方路况以及前车车速和车距，比传统的人们目测要准确精准的多，可以提前有效的做出反应，对减少由司机失误而造成的交通事故会有大幅度的减少，同时这并不代表完全替代人工，至少当下是无法做到的，所以就是人工和数字双重控制，这样就可以大幅度减少违法违章，超速超载的情况，从而可以有效提高安全性能，对减少交通事故是极其有用的。