针对ACC系统上层速度控制IDM模型不能对汽车转弯行驶进行横向控制的不足,通过改进IDM模型并运用Simulink仿真试验研究转弯、超高和坡度等道路几何条件变化对特定工况下的汽车纵向和横向行驶的影响。采用车头时距和行驶速度作为指标评价汽车纵向行驶安全性;采用横摆角速度和侧向速度作为指标评价汽车操纵稳定性。仿真发现在一定超高和坡度的道路上汽车转弯行驶时,纵向方向上改进后模型的车辆车头时距增大,行驶速度减小,保证了行驶安全;横向方向上改进后模型的横摆角速度和侧向速度随转弯半径和超高的增加而减小,保证了良好的操纵稳定性。结果表明,针对道路几何条件的变化,改进的IDM模型可以初步实现ACC系统特定工况下车辆纵向与横向的控制。

针对智能电动车自动横向控制,建立了车辆横向动力学模型,设计了电动车转向控制器的模型预测(MPC)算法。将前轮转角作为控制输入变量,与期望轨迹的横向距离偏差、横摆角偏差及两者的变化率作为状态变量,控制器对车辆未来的状态变量进行预测,输出最优前轮转角,实现智能横向控制。在控制过程中,同时引入期望状态参数和系统松弛因子,优化车辆行驶状态。利用软件进行联合仿真,并进行实车试验。研究结果表明控制器均能迅速响应,消除偏差,使车辆快速回到期望轨迹,保证车辆稳定平顺地行驶。