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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车辆跟驰控制,具体是考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法。
技术介绍
1、随着大量非再生能源的消耗和电力需求的快速增长,能源消耗问题和环境问题已经成为全人类共同面临、亟待解决的重要问题。近些年来车辆行业的快速发展使得能源供给与消耗矛盾变得十分尖锐,故此问题愈发受到重视。
2、车辆队列行驶中,较小的车间距可以很大程度的降低空气阻力以提高车辆燃油经济性,其原因在于前车尾流作用在跟驰车车首以减少跟驰车所受空气阻力。但是,传统车辆受限于自动驾驶技术无法实现小间距安全的跟驰行驶。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,包括以下步骤:
2、1)获取跟驰行驶时后车等效风阻系数cdeq;
3、2)构建尾流影响下等效风阻系数估计模型;
4、3)基于尾流影响下等效风阻系数估计模型,构建跟驰行驶控制模型;
5、4)求解跟驰行驶控制模型,得到跟驰行驶控制方案。
6、进一步,跟驰行驶时后车等效风阻系数cdeq如下所示:
7、cdeq=2ffollow/ρ×s×v2 (1)
8、式中,ffollow为在相同单车行驶速度下的跟驰车所受的跟随风阻力,ρ为空气密度,s为迎风面积,v为行驶速度。
9、进一步,所述尾流影响下等效风阻系数估计模型如下所示:
10、
11、式中,α、β、γ为影响因子;d为车辆队列
12、进一步,影响因子α、β、γ分别如下所示:
13、
14、式中,v为行驶速度。
15、进一步,跟驰行驶控制模型的目标函数如下所示:
16、
17、式中,jopt(k)为总成本函数;λ、δ、μ为加权因子;jl(k)为安全性成本函数,jcd(k)为低阻性成本函数,jv(k)为跟随性成本函数,ja(k)为舒适性成本函数;np是预测时间范围;k为时间步长。
18、进一步,安全性成本函数jl(k)如下所示:
19、lmin(k)=0.9+0.15v(k)+0.0325v2(k) (7)
20、lmax(k)=7+v(k)+0.05v2(k) (8)
21、jl(k)=||lmax(k)-l(k)|-|lmin(k)-l(k)|| (9)
22、式中,lmax、lmin为前车和后车之间的距离上下限;v(k)为时间步长k对应的行驶速度;l(k)为时间步长k对应的前、后车距离。
23、进一步,跟随性成本函数jv(k)如下所示:
24、jv(k)=|vf(k)-ve(k)| (10)
25、式中,vf(k)、ve(k)分别表示前、后车速度。
26、进一步,舒适性成本函数ja(k)如下所示:
27、ja(k)=|a(k-1)-a(k)| (11)
28、式中,a(k-1)、a(k)为时间步长k-1、时间步长k对应的加速度。
29、进一步,低阻性成本函数jcd(k)如下所示:
30、jcd(k)=cdeq(k)/cd (12)
31、式中,cdeq(k)为后车等效风阻系数;cd为单一车辆物理风阻系数。
32、进一步,后车等效风阻系数cdeq(k)的上限为预设固定值,下限为随前车速度变换松弛度的变化量。
33、后车等效风阻系数cdeq(k)关于速度v、车间距d的函数关系如下所示:
34、
35、本专利技术的技术效果是毋庸置疑的,本专利技术的有益效果如下:
36、1)本专利技术探讨了前车速度以及车辆队列间距对跟驰车等效风阻系数的影响,并基于此估计模型融合车辆跟驰控制策略,提出了基于前车尾流影响的减阻跟驰控制策略。本专利技术提出的减阻跟驰策略不仅可以保证跟驰安全性,并且可以有效降低跟驰车辆气动阻力,为实现智能网联汽车节能行驶技术提供了理论和技术支撑。
37、2)本专利技术为优化实际行驶工况下跟驰行驶的安全性以及低阻性,引入等效风阻系数软约束。改善了相较于传统硬约束控制策略存在总成本函数优化过程中,为追求总成本函数数值上的最小值。当跟驰间距超过安全间距下限缩短队列间距以获得更佳低阻性,以更佳的低阻性弥补总成本函数安全性有所欠缺的情况。
38、3)本专利技术在确保车间安全的同时优化跟驰车所受的风阻,进而改善车辆的燃油经济性。
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1.考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,跟驰行驶时后车等效风阻系数Cdeq如下所示:
3.根据权利要求1所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,所述尾流影响下等效风阻系数估计模型如下所示:
4.根据权利要求1所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,影响因子α、β、γ分别如下所示:
5.根据权利要求1所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,跟驰行驶控制模型的目标函数如下所示:
6.根据权利要求5所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,安全性成本函数JL(k)如下所示:
7.根据权利要求5所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,跟随性成本函数Jv(k)如下所示:
8.根据权利要求5所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其
9.根据权利要求5所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,低阻性成本函数JCd(k)如下所示:
10.根据权利要求9所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,后车等效风阻系数Cdeq(k)的上限为预设固定值,下限为随前车速度变换松弛度的变化量;
...【技术特征摘要】
1.考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,跟驰行驶时后车等效风阻系数cdeq如下所示:
3.根据权利要求1所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,所述尾流影响下等效风阻系数估计模型如下所示:
4.根据权利要求1所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,影响因子α、β、γ分别如下所示:
5.根据权利要求1所述的考虑外流场尾流影响的车辆队列减阻跟驰行驶控制方法,其特征在于,跟驰行驶控制模型的目标函数如下所示:
6.根据权利要求5所述的考虑外流...
【专利技术属性】
技术研发人员:雷贞贞,万文俊,薛阿龙,刘娟,孟杰,尹震飙,李绪武,
申请(专利权)人:重庆科技大学,
类型:发明
国别省市:
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