自适应巡航控制系统

用模型预测控制器模拟自适应巡航控制

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模型预测控制工具箱/自动驾驶

描述

这自适应巡航控制系统块模拟追踪设定速度的自适应巡航控制（ACC）系统，通过调节EGO车辆的纵向加速来维持与铅车辆的安全距离。该块使用模型预测控制（MPC）来满足安全距离，速度和加速度约束的同时计算最佳控制动作。

要自定义控制器，例如使用高级MPC功能或修改控制器初始条件，单击创建ACC子系统．

港口

输入

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`设置速度`自我车辆速度设定值
负的标量

自我车辆速度设定，单位为米/秒。当没有前导车辆时，控制器跟踪这个速度。

`时间差距`- 安全时间差距
负的标量

在铅载体和自助车辆之间的秒为单位安全时间间隙。该时间间隙用于计算距离约束的最小安全。有关更多信息，请参阅安全距离后．

`纵向速度`- 自我车辆速度
负的标量

自我车辆速度，单位为米/秒。

`相对距离`- 铅车辆与自助车辆之间的距离
正标量

前车与自我车之间的距离，以米为单位。要计算这个信号，需要从领先的车辆位置中减去自我车辆位置。

`相对速度`- 铅车辆和自助式车辆之间的速度差异
标量子

铅车辆和自助式车辆之间每秒米的速度差异。为了计算该信号，从引线车速中减去自我车辆速度。

`最小纵向加速`-最小的自我车辆加速
负标量

M / s中的最小自助式纵向加速度约束²．当最小加速度在运行时变化时，请使用此输入端口。

依赖性

要启用此端口，请选择使用外部源为了最小纵向加速参数。

`最大纵向加速`- 最大自我车辆加速度
正标量

M / S中最大的自我车辆纵向加速度约束²．当最大加速在运行时发生变化时，请使用此输入端口。

依赖性

要启用此端口，请选择使用外部源为了最大纵向加速参数。

`启用优化`—控制器优化使能信号
标量子

控制器优化使能信号。当此信号是：

非零时，控制器执行优化计算并生成纵向加速度控制信号。
零，控制器不执行优化计算。在这种情况下，纵向加速度输出信号保持在禁用优化时的值。控制器继续更新其内部状态估计值。

依赖性

要启用该端口，请选择使用外部信号来启用或禁用优化参数。

`外部控制信号`- 纵向加速适用于自我车辆
标量子

M / s中的实际纵向加速度²应用于自我载体。控制器利用该信号估计自我车辆模型的状态。当应用于自我车辆的控制信号与模型预测控制器计算出的最优控制信号不匹配时，使用该输入端口。这种不匹配可能发生在以下情况:

这自适应巡航控制系统不是主用控制器。当控制器处于非主动状态时，保持准确的状态估计可防止控制器变为主动状态时控制信号中的颠簸。
加速执行器失效，不能提供正确的控制信号给自我车辆。

依赖性

要启用该端口，请选择使用外部控制信号在ACC和其他控制器之间进行无压力转移参数。

输出

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`纵向加速度`- 加速控制信号
标量子

加速度控制信号m/s²由控制器生成。

参数

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参数选项卡

自我车辆模型

`从纵向加速到纵向速度的线性模型`-自我车型模型
`TF（1，[0.5,1,0]）`（默认）|LTI模型|线性系统识别工具箱™模型

从自我车辆纵向加速到其纵向速度的线性模型，指定为LTI模型或线性系统识别工具箱模型。控制器通过增强自我车辆动态模型来创建内部预测模型。

程序使用

块参数:EgoModel

类型:字符串，字符向量

默认：“TF（1，[0.5,1,0]）”

`纵向速度的初始条件`自我车辆模型的初始速度
`20.`(默认)|非负标量

自我车辆模型的M / S中的初始速度，可以与实际的自我车辆初始速度不同。

该值用于配置模型预测控制器的初始条件。有关更多信息，请参阅初始条件．

程序使用

块参数:InitialEgoVelocity

类型:字符串，字符向量

默认：“20”

`默认间距`- 引线车辆的最小间距
`10.`(默认)|非负标量

引线车辆和自助式车辆之间的米数最小间隔。当EGO车辆速度为零时，该值对应于自我和铅载体之间的目标相对距离。

该值用于计算:

距离最低安全。有关更多信息，请参阅安全距离后．
控制器初始条件。有关更多信息，请参阅初始条件．

程序使用

块参数:DefaultSpacing

类型:字符串，字符向量

默认：“10”

`最大速度`-最大纵向速度
`50.`（默认）|正标量

最大自我车辆纵向速度，单位为米/秒。

程序使用

块参数:MaxVelocity

类型:字符串，字符向量

默认：“50”

自适应巡航控制器约束

`最小纵向加速`-最小的自我车辆加速
`-3`(默认)|负标量

M / s中的最小自助式纵向加速度约束²．

如果最小加速随时间变化而变化，则添加最小纵向加速输入端口的块通过选择使用外部源．

程序使用

块参数:MinAcceleration

类型:字符串，字符向量

默认：“-3”

`最大纵向加速`- 最大自我车辆加速度
`2`(默认)|非负标量

M / S中最大的自我车辆纵向加速度约束²．

如果最大加速度随时间变化，则加最大纵向加速输入端口的块通过选择使用外部源．

程序使用

块参数:maxacceleration.

类型:字符串，字符向量

默认：“2”

模型预测控制器设置

`采样时间`-控制器采样时间
`0.1`（默认）|正标量

控制器采样时间，以秒为单位。

程序使用

块参数:TS.

类型:字符串，字符向量

默认：“0.1”

`预测地平线`- 控制器预测地平线
`10.`（默认）|正整数

控制器预测水平步长。控制器预测时间是采样时间和预测视界的乘积。

程序使用

块参数:predictionhorizon.

类型:字符串，字符向量

默认：“30”

`控制器行为`- 闭环控制器性能
`0.5`（默认）|标量之间`0.`和`1`

闭环控制器性能。默认参数值提供平衡控制器设计。指定A：

更小的值产生更鲁棒的控制器和更平滑的控制动作。
较大的值会产生更具侵略性的控制器，响应时间更快。

修改此参数时，更改将立即应用于控制器。

程序使用

块参数:ControllerBehavior.

类型:字符串，字符向量

默认：“0.5”

块标签

`使用次优解决方案`-在指定的迭代次数后应用次最优解
`从`（默认）|`在`

将控制器配置为在指定的最大迭代次数之后应用次优解决方案，这保证了控制器的最坏情况执行时间。

有关更多信息，请参阅次优QP解决方案．

依赖性

选择此参数后，指定最大迭代次数参数。

程序使用

块参数:次优

类型:字符串，字符向量

默认：“离开”

`最大迭代次数`- 最大优化迭代
`10.`（默认）|正整数

最大控制器优化迭代次数。

依赖性

要启用此参数，请选择使用次优解决方案参数。

程序使用

块参数:maxiter.

类型:字符串，字符向量

默认：“10”

`使用外部信号来启用或禁用优化`- 添加端口以启用优化
`从`（默认）|`在`

要添加启用优化输入端口到块，选择此参数。

程序使用

块参数:optmode

类型:字符串，字符向量

默认：“离开”

`使用外部信号在ACC和其他控制器之间进行无压力转移`- 添加外部控制信号输入端口
`从`（默认）|`在`

选择此参数以添加外部控制信号块的输入端口。

程序使用

块参数:trackmode

类型:字符串，字符向量

默认：“离开”

`创建ACC子系统`- 创建自定义控制器
按钮

生成一个自定义ACC子系统，您可以为您的应用程序修改它。自定义控制器的配置数据被导出到MATLAB^®工作空间作为一个结构。

您可以修改自定义控制器子系统：

修改默认MPC设置或使用高级MPC功能。
修改控制器默认初始条件。
使用不同的应用程序设置，例如自定义安全跟随距离定义。

模型例子

采用模型预测控制的自适应巡航控制系统

设计MPC控制器，该MPC控制器跟踪设定速度，并通过调节自工载体的纵向加速来维持沿着铅车辆的安全距离。

传感器融合的自适应巡航控制

设计一个自适应巡航控制系统，通过结合视觉和雷达传感器的数据来检测前导车辆在其环境中的位置。

算法

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安全距离后

默认情况下，模型预测控制器计算了安全跟随距离约束;也就是说，引线和自我车辆之间的最小相对距离，如：

${D.}_{R.} = {D.}_{S.} + G_{T.} * {V.}_{E.}$

这里：

D._S.是个默认间距参数。
G_T.是个时间差距输入信号。
V._E.是个纵向速度输入信号。

为了定义一个不同的安全跟随距离约束，创建一个自定义巡航控制系统，上堵塞选项卡，单击“创建ACC子系统．

初始条件

默认情况下，模型预测控制器假定以下初始条件：

自我车辆和铅载体的纵向速度等于纵向速度的初始条件参数值。
EGO车辆纵向加速为零。
前车与自我车的相对距离为:

${D.}_{R.} = {D.}_{S.} + G_{T.} * {V.}_{E.}$

这里：
- D._S.是个默认间距参数。
- G_T.是时间差距，假设是1.4．
- V._E.是个初始纵向速度参数。

如果模型中的初始条件与这些条件不匹配，则纵向加速度输出可以在模拟开始时表现出初始凹凸。

修改控制器的初始条件，以匹配您的模拟，创建一个自定义巡航控制系统，上堵塞选项卡，单击“创建ACC子系统．

扩展能力

C / c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。万博1manbetx

PLC代码生成
使用Simulink®PLC Coder™生成结构化文本代码。万博1manbetx

也可以看看

块

车道保持辅助系统|MPC控制器|路径跟随控制系统

在R2018A介绍

自适应巡航控制系统

描述

港口

输入

设置速度自我车辆速度设定值负的标量

时间差距- 安全时间差距负的标量

纵向速度- 自我车辆速度负的标量

相对距离- 铅车辆与自助车辆之间的距离正标量

相对速度- 铅车辆和自助式车辆之间的速度差异标量子

最小纵向加速-最小的自我车辆加速负标量

依赖性

最大纵向加速- 最大自我车辆加速度正标量

依赖性

启用优化—控制器优化使能信号标量子

依赖性

外部控制信号- 纵向加速适用于自我车辆标量子

依赖性

输出

纵向加速度- 加速控制信号标量子

参数

参数选项卡

从纵向加速到纵向速度的线性模型-自我车型模型TF（1，[0.5,1,0]）（默认）|LTI模型|线性系统识别工具箱™模型

程序使用

纵向速度的初始条件自我车辆模型的初始速度20.(默认)|非负标量

程序使用

默认间距- 引线车辆的最小间距10.(默认)|非负标量

程序使用

最大速度-最大纵向速度50.（默认）|正标量

程序使用

最小纵向加速-最小的自我车辆加速-3(默认)|负标量

程序使用

最大纵向加速- 最大自我车辆加速度2(默认)|非负标量

程序使用

采样时间-控制器采样时间0.1（默认）|正标量

程序使用

预测地平线- 控制器预测地平线10.（默认）|正整数

程序使用

控制器行为- 闭环控制器性能0.5（默认）|标量之间0.和1

程序使用

块标签

使用次优解决方案-在指定的迭代次数后应用次最优解从（默认）|在

依赖性

程序使用

最大迭代次数- 最大优化迭代10.（默认）|正整数

依赖性

程序使用

使用外部信号来启用或禁用优化- 添加端口以启用优化从（默认）|在

程序使用

使用外部信号在ACC和其他控制器之间进行无压力转移- 添加外部控制信号输入端口从（默认）|在

程序使用

创建ACC子系统- 创建自定义控制器按钮

模型例子

采用模型预测控制的自适应巡航控制系统

传感器融合的自适应巡航控制

算法

安全距离后

初始条件

扩展能力

C / c++代码生成使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。万博1manbetx

PLC代码生成使用Simulink®PLC Coder™生成结构化文本代码。万博1manbetx

也可以看看

块

模型预测控制工具箱文档

万博1manbetx

用Simulink实现自适应巡航控制器万博1manbetx

`设置速度`自我车辆速度设定值
负的标量

`时间差距`- 安全时间差距
负的标量

`纵向速度`- 自我车辆速度
负的标量

`相对距离`- 铅车辆与自助车辆之间的距离
正标量

`相对速度`- 铅车辆和自助式车辆之间的速度差异
标量子

`最小纵向加速`-最小的自我车辆加速
负标量

`最大纵向加速`- 最大自我车辆加速度
正标量

`启用优化`—控制器优化使能信号
标量子

`外部控制信号`- 纵向加速适用于自我车辆
标量子

`纵向加速度`- 加速控制信号
标量子

`从纵向加速到纵向速度的线性模型`-自我车型模型
`TF（1，[0.5,1,0]）`（默认）|LTI模型|线性系统识别工具箱™模型

`纵向速度的初始条件`自我车辆模型的初始速度
`20.`(默认)|非负标量

`默认间距`- 引线车辆的最小间距
`10.`(默认)|非负标量

`最大速度`-最大纵向速度
`50.`（默认）|正标量

`最小纵向加速`-最小的自我车辆加速
`-3`(默认)|负标量

`最大纵向加速`- 最大自我车辆加速度
`2`(默认)|非负标量

`采样时间`-控制器采样时间
`0.1`（默认）|正标量

`预测地平线`- 控制器预测地平线
`10.`（默认）|正整数

`控制器行为`- 闭环控制器性能
`0.5`（默认）|标量之间`0.`和`1`

`使用次优解决方案`-在指定的迭代次数后应用次最优解
`从`（默认）|`在`

`最大迭代次数`- 最大优化迭代
`10.`（默认）|正整数

`使用外部信号来启用或禁用优化`- 添加端口以启用优化
`从`（默认）|`在`

`使用外部信号在ACC和其他控制器之间进行无压力转移`- 添加外部控制信号输入端口
`从`（默认）|`在`

`创建ACC子系统`- 创建自定义控制器
按钮

C / c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。万博1manbetx

PLC代码生成
使用Simulink®PLC Coder™生成结构化文本代码。万博1manbetx