车辆横向与纵向控制

车辆横向与纵向控制

1. 车辆纵向控制

 

 图1  纵向控制结构

车辆纵向控制是在行车速度方向上的控制，即车速以及本车与前后车或障碍物距离的自动控制。巡航控制和紧急制动控制都是典型的自动驾驶纵向控制案例。这类控制问题可归结为对电机驱动、发动机、传动和制动系统的控制。各种电机-发动机-传动模型、汽车运行模型和刹车过程模型与不同的控制器算法结合，构成了各种各样的纵向控制模式。

此外，针对轮胎作用力的滑移率控制是纵向稳定控制中的关键部分。滑移率控制系统通过控制车轮滑移率调节车辆的纵向动力学特性来防止车辆发生过度驱动滑移或者制动抱死，从而提高车辆的稳定性和操纵性能。制动防抱死系统（Aantilock Brake System）简称 ABS，在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑（滑移率在 20% 左右）的状态，以保证地面能够给车轮提供最大的制动作用力值。一些智能滑移率控制策略利用充足的环境感知信息设计了随道路环境变化的车轮最有滑移率调节器，从而提升轮胎力作用效果。

目前应用的系统如巡航控制、防碰撞控制，都是自主系统，即由车载传感器获取控制所需信息，而往往缺乏对 V2X 车联网信息的利用。在智能交通环境下，单车可以通过 V2X 通讯信息系统获得更多周边交通流信息以用于控制。在纵向控制方面，可利用本车及周边车辆位置、当前及前方道路情况、前车操纵状态等信息实现预测控制，达到提高速度减小车间距的同时保证安全，即达到安全、高效和节能的目的。

2. 车辆横向控制

车辆横向控制指垂直于运动方向上的控制，对于汽车也就是转向控制。目标是控制汽车自动保持期望的行车路线，并在不同的车速、载荷、风阻、路况下有很好的乘坐舒适性和稳定性。

l  基于驾驶员模拟的方法：

一种策略是使用较简单的运动力学模型和驾驶员操纵规则设计控制器；  另一策略是用驾驶员操纵过程的数据训练控制器获取控制算法。

l  基于运动力学模型的方法：

要建立较精确的汽车横向运动模型，典型模型是所谓单轨模型，或称为自行车模型，也就是认为汽车左右两侧特性相同。

 

 图2  横向控制结构