具體描述
內容簡介
車輛自適應巡航控製（ACC）係統在智能交通中被不斷推廣。《交通運輸規劃與管理研究係列：車輛自適應巡航係統的控製策略研究》研究ACC係統中的控製策略，分彆對自適應巡航係統的間距策略、數學建模和控製算法設計進行研究，並通過仿真實驗分析係統性能。《交通運輸規劃與管理研究係列：車輛自適應巡航係統的控製策略研究》可供車輛工程、控製理論與工程、交通信息工程與控製等專業人員參考。
內頁插圖
目錄
1 緒論1.1 引言
1.2 車輛自適應巡航控製（ACC）係統
1.2.1 車輛自適應巡航控製係統概述
1.2.2 車輛自適應巡航控製係統的間距策略
1.2.3 車輛自適應巡航控製係統的控製算法
1.3 預測控製
1.3.1 原理概述
1.3.2 數學方程描述
1.3.3 預測控製的應用
1.4 本書內容
2 ACC係統的間距策略研究
2.1 引言
2.2 考慮前車速度趨勢的可變車頭時距策略
2.3 間距誤差穩定性證明
2.4 仿真分析
2.5 本章小結
3 基於MPC的多目標ACC係統上層控製算法研究
3.1 引言
3.2 ACC係統車間相互縱嚮運動學建模
3.3 ACC係統上層控製算法研究
3.3.1 控製目的分析
3.3.2 基於MPC的多目標控製算法設計
3.4 仿真分析
3.5 本章小結
4 考慮駕駛員行駛習慣的雙模式ACC係統上層控製算法研究
4.1 引言
4.2 考慮駕駛員行駛習慣的雙模式ACC係統上層控製算法
4.2.1 平穩跟車模式
4.2.2 快速接近模式
4.2.3 基於模糊推理的雙模式切換策略
4.3 快速接近模式的控製算法求解
4.4 仿真分析
4.5 本章小結
5 執行機構優化切換的多目標ACC係統一體化控製算法研究
5.1 引言
5.2 ACC係統的一體化控製結構
5.3 基於邏輯變量的ACC係統一體化模型
5.3.1 基於邏輯變量的執行機構模型
5.3.2 執行器特性與車間縱嚮運動學相結閤的ACC係統一體化模型
5.4 執行機構優化切換的多目標ACC係統一體化控製算法
5.4.1 控製需求分析
5.4.2 基於MPC的控製算法設計
5.4.3 控製率求解
5.5 仿真分析
5.6 本章小結
6 結論與展望
6.1 本書小結
6.2 未來研究展望
參考文獻
名詞索引
前言/序言
隨著智能交通係統的不斷推廣，車輛自適應巡航控製（ACC）係統因其能有效減輕駕駛員的精神負擔，減少因駕駛員失誤而造成的交通事故，提高汽車乘坐舒適性和燃油經濟性並改善交通流等，近年來已得到瞭政府、企業以及高校研究機構的廣泛關注。在車輛自適應巡航控製係統中，控製策略是實現係統功能及其實用化的關鍵所在，其設計的好壞直接決定係統的動態響應。本書作者在分析大量國內外已有科研成果的基礎之上，分彆針對自適應巡航係統的間距策略、數學建模和控製算法設計進行研究，並通過大量的仿真實驗分析係統性能。
本書分為6章，內容為：緒論；ACC係統的間距策略研究；基於模型預測控製（MPC）的多目標ACC係統上層控製算法研究；考慮駕駛員行駛習慣的ACC上層控製算法研究；執行機構優化切換的多目標ACC係統一體化控製算法研究；結論與展望。
本書可作為車輛工程、控製理論與工程、交通信息工程與控製等專業的碩士生、博士生的參考教材，也可供在車輛動力學和智能交通係統行業從事控製係統研究的工程師們參考。
在本書的編寫過程中，得到瞭浙江大學控製係的李平教授、王慧教授，上海海事大學交通運輸學院的施欣教授、韓皓教授、張華歆副教授、李文娟老師等的支持與幫助，在此錶示衷心的感謝。本書內容參考瞭大量國內外有關論著和文獻資料，在此謹嚮有關資料的原作者錶示深深的謝意。
本書的齣版得到瞭國傢自然科學基金（61304203）、上海市自然科學基金（12ZR144480）、上海海事大學基金（20120077）、上海市重點學科建設項目（S30601）、上海高校一流學科B類交通運輸工程項目以及上海市優秀青年教師項目的資助。
限於作者水平有限，加之時間倉促，書中存在的錯誤之處，敬請讀者批評、指正。
用戶評價
我對這本書的閱讀體驗，很大程度上源於其敘事結構的嚴謹與邏輯的層層遞進。作者在開篇就清晰地界定瞭“自適應巡航控製”（ACC）係統的核心問題，並循序漸進地引導讀者進入更為細緻的控製策略研究。我個人認為，這種“由宏觀到微觀，再由微觀迴到宏觀”的梳理方式，非常有利於建立讀者對整個研究主題的全局認知。在書中，我印象最深刻的是作者對不同控製算法的比較分析。例如，作者詳細闡述瞭PID控製、模糊邏輯控製、模型預測控製等幾種主流的ACC控製策略，並從響應速度、穩定性、抗乾擾能力等多個維度進行瞭深入的評價。即使我不是控製工程領域的專傢，我也能從文字描述和圖錶數據中感受到這些策略之間的優劣勢。特彆是當作者討論到模型預測控製（MPC）時，其能夠預見未來一段時間內的係統狀態並優化控製輸入，這在處理ACC係統這種動態變化且存在不確定性的問題時，顯得尤為強大。書中對MPC的推導過程，雖然充滿數學公式，但作者也試圖通過通俗易懂的語言來解釋其核心思想，即“預測未來，優化當前”，這讓我對這種先進的控製理論有瞭初步的認識。另外，作者在分析控製策略時，非常注重考慮外部環境因素的影響，比如前車行為的不確定性、道路麯率的變化、天氣條件等。這些現實因素的加入，使得研究更具挑戰性，但也更貼近實際應用。書中對這些不確定性如何被納入控製模型並加以處理的討論，讓我看到瞭技術研究的深度和廣度。我不禁聯想到，在實際的道路測試中，這些控製策略會麵臨多少意想不到的狀況，而作者的研究正是為應對這些狀況提供瞭理論上的支撐。總而言之，這本書不僅僅是關於“如何控製”的指南，更是關於“如何更好地控製”的探索，它為我打開瞭一扇理解現代智能交通係統運作機製的大門，讓我對未來齣行的智能化有瞭更深的期待。
評分閱讀這本書，如同進行瞭一次深刻的“智能交通”知識的洗禮。在《交通運輸規劃與管理研究係列：車輛自適應巡航係統的控製策略研究》中，我被作者對ACC係統“狀態估計”與“故障診斷”部分的深入剖析所深深吸引。ACC係統依賴於精確的狀態估計，即準確判斷車輛自身的運動狀態以及周圍車輛的狀態。書中詳細介紹瞭卡爾曼濾波、擴展卡爾曼濾波等常用的狀態估計算法，並闡述瞭它們在ACC係統中的應用。我尤其好奇，當傳感器數據齣現噪聲或者丟失時，ACC係統如何通過這些算法來“估計”齣最可能的狀態，並做齣可靠的決策？這種從不完備信息中推斷齣準確狀態的能力，是智能係統得以工作的關鍵。此外，書中關於“故障診斷”的討論也讓我印象深刻。在任何復雜的工程係統中，故障的發生是不可避免的。ACC係統如何能夠及時地檢測到傳感器故障、執行器故障或其他係統內部的異常，並采取相應的安全措施？書中對故障檢測和隔離（FDI）策略的介紹，讓我看到瞭保障ACC係統安全性的另一道重要防綫。我設想，一個能夠做到“未雨綢繆”，提前感知並應對潛在故障的ACC係統，將是多麼的可靠。這本書讓我認識到，智能交通係統的安全性，不僅僅體現在其正常的運行能力，更體現在其應對突發狀況和係統故障的能力。它不僅僅是一本關於控製策略的書，更是一部關於如何構建安全、可靠、智能的交通係統的“百科全書”。
評分我對這本書的整體評價可以用“嚴謹而富有啓發性”來概括。作者在深入研究車輛自適應巡航控製（ACC）的控製策略時，展現齣瞭極高的學術素養和嚴謹的治學態度。我特彆欣賞書中關於“係統辨識”與“模型建立”的章節。要設計齣高效的ACC控製策略，首先需要對車輛自身的動力學特性以及前車行為進行準確的建模。作者詳細介紹瞭如何通過實驗數據和數學方法來辨識車輛的參數，並建立數學模型。雖然我無法完全理解其中的所有推導過程，但我能感受到作者在模型建立過程中所付齣的精力和細緻。這種對基礎建模的重視，為後續更復雜的控製策略研究奠定瞭堅實的基礎。我尤其對書中關於“非綫性動力學”的討論印象深刻。車輛的運動本身就具有一定的非綫性特徵，而前車的隨機行為更是增加瞭係統的復雜性。作者是如何在控製策略中有效地處理這些非綫性因素，以保證ACC係統的穩定性和安全性？書中對這些問題的深入分析，讓我看到瞭控製理論在解決實際工程問題中的強大力量。此外，作者在討論不同控製策略時，也經常會引用相關的研究文獻，並對其進行評價。這種對學術前沿的關注和批判性思維，使得本書的內容更具深度和廣度。對於我這樣的讀者來說，這本書不僅僅是學習瞭一項技術，更是學習瞭一種嚴謹的科研方法和思維方式。它讓我明白，任何一項技術的突破，都離不開對基礎理論的深刻理解和對實際問題的細緻分析。
評分坦白說，在開始閱讀《交通運輸規劃與管理研究係列：車輛自適應巡航係統的控製策略研究》之前，我對“自適應巡航控製”（ACC）係統的理解僅停留在“自動跟車”這個層麵。然而，這本書徹底顛覆瞭我的認知，讓我看到瞭ACC係統背後隱藏的巨大技術深度和廣度。我特彆著迷於書中關於“多目標優化”的論述。一個理想的ACC控製策略，需要同時滿足多個甚至相互衝突的目標，例如保證安全、提升舒適性、降低能耗、提高通行效率等。作者是如何在這些多目標之間進行權衡和摺衷的？書中對多目標優化算法的介紹，例如基於Pareto最優的決策方法，讓我對如何解決這種復雜的工程問題有瞭初步的認識。我尤其好奇，當麵臨緊急情況時，ACC係統是如何將“安全”這個最優先的目標，與其他目標進行權衡的？這種在不確定環境中做齣最優決策的能力，正是智能駕駛係統最為核心的價值所在。另外，書中對“仿真平颱”的介紹也引起瞭我的興趣。在實際路測成本高昂且存在一定風險的情況下，仿真平颱成為瞭驗證和優化ACC控製策略的重要工具。作者詳細介紹瞭如何構建ACC係統的仿真環境，並利用仿真結果來評估和改進控製算法。這種將理論研究與仿真驗證相結閤的研究方法，是現代工程技術發展的重要趨勢。它使得研究人員能夠以更低的成本、更高的效率來探索和優化復雜的控製係統。這本書讓我深刻體會到，技術的進步，離不開嚴謹的科學方法和不斷創新的精神。
評分作為一名對新科技充滿好奇的普通讀者，翻閱《交通運輸規劃與管理研究係列：車輛自適應巡航係統的控製策略研究》，我最大的感受就是“驚喜”。原以為這會是一本充斥著枯燥公式和抽象概念的書籍，沒想到其內容卻如此緊密地聯係著我們日常的齣行體驗。我尤其關注書中關於“感知與決策”部分的探討。ACC係統能夠安全有效地運行，離不開其對周圍環境的精確感知，比如雷達、攝像頭等傳感器收集到的信息，以及如何將這些信息轉化為可靠的決策。書中詳細介紹瞭不同傳感器的工作原理及其在ACC係統中的應用，並進一步闡述瞭如何利用這些信息進行目標檢測、距離估計、速度判斷等。我非常好奇，當車輛前方齣現突然插入的行人或自行車時，ACC係統是如何在毫秒之間做齣反應，並采取相應的製動措施的。書中對這些突發情況下的決策算法的討論，讓我覺得非常有價值。同時，作者在分析控製策略時，也充分考慮瞭“魯棒性”這一概念。一個好的控製係統，不應該僅僅在理想條件下工作良好，更要在存在各種乾擾和不確定性的情況下依然保持穩定。書中對如何提高ACC係統的魯棒性，例如通過濾波、冗餘設計等方式，進行瞭深入的探討。這讓我聯想到，在實際道路環境中，車輛會遇到各種各樣的“意外”，而魯棒性正是確保ACC係統在復雜環境中可靠運行的關鍵。此外，作者還對ACC係統的“升級路徑”進行瞭一些探討，比如從基礎的ACC功能，如何逐步演進到更高級彆的自動駕駛輔助係統。這種對技術發展脈絡的梳理，讓我對ACC技術的未來發展充滿瞭期待。
評分在我看來，這本書的價值遠不止於其技術層麵的深度，更在於其所展現齣的跨學科研究的視野。作者在探討車輛自適應巡航控製（ACC）的控製策略時，並沒有將其孤立地視為一個純粹的控製工程問題，而是將其置於更廣闊的交通運輸規劃與管理的大背景下進行審視。我特彆欣賞書中關於“交通流”與“ACC係統”相互作用的分析。ACC係統的普及，必然會對整個交通流的特性産生影響。例如，當大量配備ACC的車輛在道路上行駛時，是否會因為其更精確的車輛間距控製而提高道路通行能力？又或者，是否會因為某些控製策略的過於保守而導緻新的擁堵模式？書中對這些宏觀層麵的考量，讓我看到瞭研究的全麵性和前瞻性。作者似乎在試圖迴答一個更深層次的問題：如何利用ACC這樣的智能技術，來優化整個交通係統的運行效率，並最終服務於更宏觀的交通規劃目標。此外，書中還涉及瞭一些與“人機交互”相關的討論。盡管ACC係統旨在實現“自動駕駛”，但最終的控製權還是掌握在駕駛員手中。如何設計ACC係統，纔能在保證安全的前提下，最大程度地減少駕駛員的乾預，同時又不至於讓駕駛員感到被剝奪瞭控製權，這其中涉及到復雜的心理學和人機工程學原理。雖然書中對這方麵的論述可能不是核心，但其提及的點點滴滴，都讓我感受到作者在研究問題時的細緻和全麵。這本書讓我意識到，未來的交通運輸係統，將是技術、規劃、管理、甚至人文關懷深度融閤的産物。而ACC係統，正是這一宏大願景中的一個重要組成部分。
評分這本書給我最大的啓發在於，它清晰地展示瞭“技術創新”與“交通管理”之間是如何相互促進、共同發展的。作者在探討車輛自適應巡航控製（ACC）的控製策略時，始終沒有脫離“交通運輸規劃與管理”這個大背景。我尤其關注書中關於“ACC係統對交通流的影響”的分析。ACC的普及，理論上可以顯著提高道路的通行能力，減少交通擁堵。但是，如果ACC係統的控製策略設計不當，例如過於保守，可能會適得其反。作者在書中詳細討論瞭不同ACC控製策略對交通流特性的影響，包括車頭時距的分布、車輛速度的波動等。這種從微觀控製策略推演到宏觀交通流影響的分析，讓我對ACC係統的價值有瞭更全麵的認識。我設想，如果能夠通過精細化的ACC控製策略，實現對交通流的有效引導和優化，那麼未來的城市交通將會變得更加順暢和高效。此外，書中還涉及瞭一些關於“政策法規”與“技術標準”的討論。ACC係統的推廣和應用，離不開相應的政策法規和技術標準的支撐。作者在書中提及瞭這些方麵，雖然可能不是核心內容，但足以讓我意識到，一項先進技術的落地，需要政府、行業、企業等多方麵的共同努力。這本書讓我看到，技術研究並非是孤立的，而是與社會、經濟、政策等因素緊密相連的。它不僅僅是一本技術書籍，更是一份對未來智能交通發展方嚮的思考。
評分作為一名對自動駕駛技術領域略有涉獵的普通讀者，我最近翻閱瞭這本《交通運輸規劃與管理研究係列：車輛自適應巡航係統的控製策略研究》，雖說書中內容並非我日常研究的焦點，但其深入的探討和嚴謹的邏輯還是給我留下瞭深刻的印象。首先，我特彆贊賞作者在引言部分對“自適應巡航控製”（ACC）係統在現代交通運輸中扮演角色的宏觀視角。作者並沒有僅僅停留在技術細節上，而是將其置於更廣闊的交通規劃和管理框架下進行審視，這對於理解ACC的最終目標——提升交通效率、降低能耗、減少事故——至關重要。我個人認為，很多技術性的研究容易陷入“為瞭技術而技術”的誤區，但這本書從一開始就強調瞭技術服務的對象和最終目的，這讓我覺得作者具備瞭相當的戰略眼光。在閱讀過程中，我尤其關注瞭書中關於ACC係統在不同交通場景下的適應性討論。例如，作者是如何分析在擁堵路況下，ACC係統如何平衡舒適性與效率的？在高速公路長途巡航時，其魯棒性和安全性如何得到保障？這些都是我在日常駕駛中非常關心的問題。雖然我無法完全理解書中每一個復雜的數學模型和算法推導，但我能感受到作者為瞭解決這些實際問題所付齣的努力，以及對不同工況下性能權衡的細緻考量。書中的一些圖錶，即便我無法完全解析其背後的原理，也能直觀地感受到不同控製策略在模擬環境下的錶現差異，這對於非專業讀者來說，是一種很好的輔助理解方式。此外，作者在章節過渡中，巧妙地將理論研究與實際應用的可能性聯係起來，這讓我覺得這本書不僅僅是一本理論書籍，更具有一定的實踐指導意義。比如，在討論某個控製算法時，作者可能會提及該算法在現有或未來車輛平颱上的實現難度和潛在成本，這種接地氣的分析，讓我對ACC技術的未來發展前景有瞭更清晰的認識。總的來說，這本書雖然篇幅不小，內容也頗為專業，但對於任何希望深入瞭解現代交通技術如何影響我們齣行方式的讀者而言，它提供瞭一個非常紮實且富有洞察力的起點。
評分閱讀《交通運輸規劃與管理研究係列：車輛自適應巡航係統的控製策略研究》的過程，對我來說是一次深刻的知識拓展。書中關於“目標跟蹤”與“車距保持”策略的詳細闡述，是我非常感興趣的部分。ACC係統的核心功能之一就是保持與前車的安全車距，並能夠根據前車的速度變化進行自適應調整。作者詳細分析瞭不同的車距保持策略，例如恒定時間車距（CTH）和恒定距離車距（CDH），並討論瞭它們在不同場景下的優缺點。我特彆關心，在城市道路的頻繁啓停情況下，哪種車距保持策略更適閤？在高速公路的長距離巡航時，又應該如何選擇？書中對這些實際應用的考量，讓我覺得這本書非常有指導意義。此外，作者在討論“預測控製”時，其核心思想是如何“預見”未來，並提前做齣最優的控製決策。這讓我聯想到，在駕駛過程中，經驗豐富的駕駛員也常常會“預判”前車的行為，並提前做齣相應的操作。ACC係統正是試圖通過算法來模擬和優化這種“預判”過程。書中對模型預測控製（MPC）在ACC係統中的應用進行瞭深入的探討，包括如何建立預測模型、如何進行優化求解等。這讓我對智能駕駛係統的智能化程度有瞭更深的認識。我設想，如果ACC係統能夠更好地“預判”前車的意圖，那麼其安全性和舒適性將會有質的飛躍。總而言之，這本書不僅僅是介紹瞭ACC係統的控製策略，更是展現瞭如何通過精妙的算法設計，讓車輛具備“思考”和“決策”的能力，從而提升整體的交通效率和安全水平。
評分閱讀這本《交通運輸規劃與管理研究係列：車輛自適應巡航係統的控製策略研究》，讓我深刻體會到，看似簡單的“跟車”功能背後，蘊含著多麼復雜而精妙的技術。書中關於ACC係統性能評估的章節，是我最為著迷的部分。作者並沒有僅僅停留在理論層麵，而是花瞭大量篇幅來討論如何量化評估ACC係統的性能，包括穩定性、平順性、超調量、跟蹤誤差等一係列指標。我尤其對作者在討論“舒適性”方麵的量化方法感到好奇。一個好的ACC係統，不僅僅是要能安全地保持車距，更要讓乘客在車內感受到平穩舒適的駕駛體驗。書中是如何通過對加速度、加加速度等參數的控製來最大化乘客舒適度的？這對我這樣的普通用戶來說，是直接能夠感知到的體驗。另外，作者在評估不同控製策略時，還引入瞭“能耗”和“安全性”這兩個至關重要的指標。在當前倡導綠色齣行和提升交通安全的背景下，ACC係統在降低油耗和減少碰撞事故方麵的作用不言而喻。書中對不同控製策略在這些方麵的權衡分析，讓我看到瞭技術發展不僅是追求性能的極緻，更是要兼顧多方麵的綜閤效益。我設想，如果每一個ACC係統的開發者都能像書中作者這樣，從性能、舒適性、能耗、安全等多個維度進行全麵評估，那麼未來我們駕駛的車輛將會變得更加智能、高效和安全。書中提到的仿真測試和實際路測的數據對比，也讓我對研究的嚴謹性有瞭直觀的認識。這種將理論研究與實際驗證相結閤的方法，是任何一項技術得以成熟和普及的必經之路。對於我而言，這本書不僅僅是學習瞭ACC係統的控製策略，更是對整個智能交通技術發展過程中的嚴謹求實精神的一次深刻體會。
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