申请/专利权人：吉林大学

申请日：2021-09-16

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN113741199B

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.08.23#实质审查的生效;2021.12.03#公开

摘要：本发明属于智能网技术领域，具体的说是一种基于智能网联信息的整车经济性速度规划方法。包括以下步骤：步骤一、通过智能网联环境获得路段上的动态交通信息，通过传感器获得本车的状态，确定车辆的安全边界即最大的行驶速度和最大的加速度；步骤二、建立车辆运动学模型，并且分析车辆行驶过程中的能量消耗；步骤三、根据动态交通信息设定系统的性能指标和约束条件；步骤四、基于滚动时域强化学习，在线求解优化速度即对速度进行规划。本发明充分利用强化学习的求解力，并且融合了预测控制解决约束及扰动的优势，在线求解非线性时变最优化问题，具有明显节能优势和工程应用能力，解决了长预测时域控制求解时间问题。

主权项：1.一种基于智能网联信息的整车经济性速度规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、通过交通信息层的智能网联环境获得路段上的动态交通信息，并通过传感器获得本车的状态，确定车辆的安全边界即最大的行驶速度和最大的加速度；步骤二、建立车辆运动学模型，并且分析车辆行驶过程中的能量消耗；步骤三、根据动态交通信息设定系统的性能指标和约束条件；步骤四、在速度轨迹规划层基于滚动时域强化学习，在线求解优化速度即对速度进行规划，并通过轨迹规划层控制四轮力矩，驱动电动汽车按照需求力矩行驶；所述步骤二的具体方法如下：在上层经济性行驶速度轨迹规划中，只考虑车辆的纵向运动学，运动学模型如下： 式中，d为行驶距离；v为车速；m为整车质量；δ为旋转质量系数；Ft为总驱动力；FR为行驶阻力，包括空气阻力，滚动阻力和坡度阻力，表示如下： 式中，fw为空气阻力；ff为滚动阻力；fi为坡度阻力；CD为阻力系数；A为迎风面积；v为车速；fr为滚动阻力系数；m为整车质量；θ为坡度；车辆在加速行驶过程中，驱动力由轮毂电机提供，车辆在制动过程中，总驱动力Ft等于0，制动力由液压制动提供，表达式如下： 式中，Tmi是每个电机的驱动力矩i＝1,2,3,4，Tm1、Tm2、Tm3、Tm4分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮，rw为轮胎半径；能源消耗总量为：P＝Ftv＝mδa+FRv5式中，Ft为总驱动力；v为车速；m为整车质量；δ为旋转质量系数；a为加速度；FR为行驶阻力；所述步骤三的具体方法如下：31将车辆的行驶距离d和车速v作为状态变量，将能耗公式1—2进行离散表示如下： vk+1＝vk+akΔt7式中，k为当前时刻；Δt为系统采样时间；vk为当前时刻的车速；ak为系统的加速度，经济性行驶被描述为一个加速度的优化问题；状态变量：x＝[x1,x2]＝[d,v]T，控制输入：u＝[a]，式中，d为行驶距离；v为车速；a为加速度；32运动学模型表示为：xk+1＝xk+fxk,uk8式中，xk为系统状态；uk为控制输入；fxk,uk为由控制输入引起的状态变化；33动力学系统的性能指标函数为： 式中，k+N是终端约束项；L为电动汽车能量消耗，Lx,u,k＝β1Px,u,k+β2||uk-uk-1||210式中，Px,u,k为车辆燃料消耗，其由公式5计算得到；x为系统状态；u为控制输入；k表示当前时刻；||uk-uk-1||2为系统控制输入的幅值约束，防止过大的加速度，导致舒适性下降，uk为系统的控制输入；uk-1为上一时刻系统控制输入；β1，β2为权重因子；T为设定预测时间长度；在性能指标公式9中，预测时间步长度N＝TΔt，且随着运行时间递减；车辆行驶的终端时间根据前方交通灯时序确定，即终端时间kf是固定值；每个时刻下的预测时间长度T＝kf-k；式中，kf为终端时间；k表示当前时刻；φ[xk+N]为系统的终端状态约束，定义为：φ[xk+N]＝a1vkf-vf2+a2skf-sf211其中，kf为终端时间；sf为终端距离，由路段上交通灯时序及位置决定；vf为终端速度；a1、a2为权重系数；vkf为终端时刻车速；skf为终端时刻位置；34根据动态交通信息中的交通灯的实际情况，转化为规划问题的约束条件；当车辆接近交通灯时，具有三种情况，即加速、巡航和减速；根据道路要求1设置车辆自适应巡航初始速度为vd，而车辆在时域末端的速度vf根据是否通过红绿灯确定；具体如下：a、当车辆在低密度路况且无前车的情况下，考虑前方红绿灯信号作用，将红绿灯信号的时间及距离转化为速度约束，当车辆保持当前车速不能通过下一个红绿灯路口时，需要选择提前加速或者减速达到节能通过红绿灯或停车的目的；通过与红绿灯距离Δd和绿灯所剩时间tgreen进行判断，当车速提高到vmax时，若仍然不能在绿灯时刻通过路口，则选择提前减速，车辆准备在下一个绿灯周期通过路口，即终端速度约束vf＝0；反之，车辆定速巡航或加速通过路口，终端速度约束vf＝vd；在自适应巡航控制中，设计速度浮动参数ε，即车辆的容许范围∈[1-ε,1+ε]；车辆的速度上边界为：vmax＝minvd1+ε,vlim，vlim为道路限速；b、当与前车的距离宽裕且能满足速度及加速度需求的情况，本车仍然根据剩余绿灯时间进行跟进或者减速度到停止线停车的控制；反之，车辆的速度容许度受前车影响，车辆必须遵守跟车规则；设定前车的行驶速度为vleader，车辆速度上边界表示为：vmax＝minvleader,vd1+ε,vlim，通过vmax*tgreen≥Δd的关系，判断是否通过路口，即而得到终端速度条件；35通过31、32、33和34得到系统需满足的约束条件如下；φ[xk+N]＝a1vkf-vf2+a2skf-sf212avmink≤vk≤vmaxk12bamink≤ak≤amaxk12cv0＝vd，s0＝012d式中，为系统的终端状态约束；a1、a2为权重系数；kf为终端时间；vkf为终端时刻车速；skf为终端时刻位置；sf为终端距离；vk为终端速度约束；vmink为车辆速度的下边界；vmaxk为车辆速度的上边界；ak为车辆加速度；amink为车辆加速度的下边界；amaxk为车辆加速度的上边界；v0为车辆初始速度，根据自适应控制车速设定；vd为终端速度约束；s0为车辆的初始位置，通常选择为0。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 吉林大学 一种基于智能网联信息的整车经济性速度规划方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD