基于CarSim的汽车主动防撞最优控制仿真与分析

时间：2025-07-13

第5 1卷第1 0期V0 l _ 51 No . 1 0

农业装备与车辆工程A G R I C U L T U R A L E Q U I P M E N T&V E HI C L E E N G I N E E R I N G

2 0 1 3年 1 O月0c t o b e r 2 01 3

d o i: 1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 6 7 3— 3 1 4 2 . 2 0 1 3 . 1 0 . 0 0 6

基于 C a r S i m的汽车主动防撞最优控制仿真与分析石志伟，李朋，季昊成( 1 . 2 5 5 0 1 2淄博山东理：[大学计算中心； 2 . 2 1 0 0 1 6南京南京航空航天大学 ) [摘要]汽车主动防撞控制技术有利于提高汽车的主动安全性，控制器根据安全车距和路况实时控制制动强度，优先保证汽车的安全性。并尽可能地保证驾驶舒适性。本文建立了 C a r S i m仿真平台，基于主动防撞系统最优控

制器，在低速和高速同向跟随行驶工况下对主动防撞系统最优控制器进行仿真。仿真结果表明，低速和高速同向跟随情况下。控制器主动防撞控制效果明显，自车减速适当，系统能够满足行车过程中自车与前方行车安全距离的要求，兼顾汽车的驾驶舒适性。 [关键词] Ca r s i m;最优控制；主动防撞；仿真

[中图分类号] U 4 6 3 . 4 2

[文献标志码]A

[文章编号]1 6 7 3— 3 1 4 2 ( 2 0 1 3 ) 1 0— 0 0 1 9— 0 4

S i mu l a i t o n a n d An a l y s i s o f Op t i ma l Co n t r o l f o r Au t o mo b i l e Ac t i v e An t i - Co l l i s i o n S y s t e m Ba s e d o n Ca r S i mS h i Z h i we i,L i P e n g ,J i Ha o c h e n g

( 1 . C o mp u t i n g C e n t e r, S h a n d o n g U n i w￣ r s i t y o f T e c h n o l o g y, Z i b o C i t y, S h a n d o n g P r o v i n c e 2 5 5 0 1 2, C h i n a; 2 . C o l l e g e o f E n e r g y a n d P o w e r, N a n j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i

c s a n d A s t r o n a u t i c s, N a n j i n g C i t y, J i a n g s u P r o v i n c e 2 1 0 0 1 6, C h i n a )

[ Ab s t r a c t] A u t o m o b i l e a c t i v e s a f e t y i s i mp r o v e d w i t h a n t i— c o l l i s i o n t e c h n o l o y. g A c c o r d i n g t o s a f e t y d i s t a n c e a n d r o a d c o n d i t i o n,t h e b r a k i n g s t r e n g t h i s c o n t r o U e d t o i n s u r e a u t o mo b i l e s a f e t y,a n d d r i v i n g c o mf o r t a s f a r a s p o s s i b l e .S i mu l a t i o n p l a f t o r m o f Ca r S i m i s e s t a b l i s h e d i n t h i s p a p e r .a n d t h e n t h e c o n t r o l l e r o f a c t i v e a n t i— c o l l i s i o n s y s t e m i s s i mu l a t e d w i t h l o w— s p e e d a n d

h i g h— s p e e d l f o wi n g c o n d i t i o n b a s e d o n t h e o p t i ma l c o n t r o l t h e o r y .T h e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e a c t i v e a n t i— c o l l i s i o nc o n t r o l l e r o f s y s t e m i s e f f e c t i v e,t h e c o n t r o l l e d a u t o mo b i l e s p e e d d e c r e a s e s r i g h t l y,t h e c o n t r o l s y s t e m g i v e s t h e s a f e d i s t a n c e b e t w e e n c o n t r o l l e d a u t o mo b i l e a n d f r o n t a u t o mo b i l e,g i v i n g c o n s i d e r a

t i o n o f d i r v i n g c o mf o r t .

[ K e y w o r d s] C a r S i m; o p t i m a l c o n t r o l; a c t i v e a n t i— c o l l i s i o n; s i m u l a t i o n

0 引言随着公路交通呈现出车辆高速化、驾驶人员非职业化和车流密集化的趋势，汽车主动防撞控制技术]有利于提高汽车主动安全性，对降低交通事故发生概率、减低人员伤亡和财产损失都具有重要意义。汽车主动防撞控制技术根据当前路况与自车

车主动悬架、自动防抱死、自动变速器等的控制系统设计以最优控制的理论和方法为基础 _ 3 - 5]。相比

汽车安全控制实车试验而言，汽车主动防撞控制仿真是汽车安全控制验证的高效和安全方法之一

重复性好，可以模拟汽车的极端工况。为此，本文基于 C a r S i m,建立主动防撞仿真平

台，利用已有的控制器，对两车低速和高速同向跟

信息判断车辆当前运行状况的安全程度，在出现紧急情况时，如果驾驶员不采取措施 .系统能自动采取干预措施控制汽车。控制器根据安全车距

随行驶工况下进行主动防撞最优控制仿真与分析。

1 汽车主动防撞最优控制器[ 】主动防撞系统能够适应多种复杂的交通状况，而且其动作要符合驾驶员的驾驶习惯，应尽量减少误判造成的影响，这样才更容易被驾驶员接受。控制器计算得到期望加速度幽，而期望加速

和路况实时控制制动强度，使自车远离碰撞危险，特别是在紧急制动时优先保证汽车的安全性。并尽可能地保证驾驶舒适性。

最优控制理论是现代控制理论的重要组成部分，在汽车研究和设计中得到了广泛的应用。如汽收稿日期： 2 0 1 3— 0 6—1 6 修回日期： 2 0 1 3— 0 7— 1 9