《汽車複雜約束下的多目標集成控制研究》是依託吉林大學，由鄧偉文擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：汽車複雜約束下的多目標集成控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄧偉文
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
汽車控制系統的架構設計傳統上缺乏理論指導，具有一定的隨意性和硬體依附性，而汽車集成控制也往往受制於各子系統間的物理界限，難以取得滿意的集成性能，尤其是對汽車在複雜約束下的多目標集成控制。本項目試圖探索下一代汽車控制架構和集成控制新的設計理論和方法。一方面，通過對汽車複雜控制系統的抽象描述和分解，建立新的控制架構下各子系統間的有機關聯和互動，實現多控制功能模組的集成和多控制目標的融合。另一方面，通過對環境感知和駕駛員意圖的抽象描述，實現對多控制命令的集成，用於系統地研究和設計複雜的人-機-環境協調和互動。同時，通過建立對汽車複雜約束的動態數學描述，探索基於約束最佳化的汽車過驅動控制分配的新理論和新方法；探索線上實時數值最佳化疊代的效率和穩定性問題等。本項目還試圖將控制系統的架構設計和集成控制方法相結合，探索基於過驅動的控制架構和過驅動控制分配方法相結合的汽車容錯控制設計理論和方法等。
結題摘要
以電子控制為核心，以電驅動、電傳動、電制動和電轉向等為執行機構的新一代汽車底盤系統已成為未來汽車工業發展的潮流和前沿，其出現與發展為汽車的整體最佳化與控制提供了良好的機遇，同時，也帶來了更多的挑戰，系統的耦合程度更高、冗餘度更大、約束更複雜，要實現系統的最佳化集成控制變得更加困難。因此，充分理解人-車-環境系統特徵，建立協同最佳化機制，實現汽車複雜約束下的多目標整體最佳化與控制已成為汽車技術發展中亟待解決的關鍵問題。 本項目系統深入的研究了汽車複雜約束下的多目標整體最佳化與控制關鍵技術：（1）探索了汽車複雜控制系統下的控制層次、框架以及控制流程的設計理論和方法，建立了新一代汽車集成控制系統的控制架構；（2）提出了對環境感知功能的抽象描述方法，建立了面向汽車智慧型集成控制的人-車-環境一體化仿真平台、硬體在環仿真平台和新一代汽車原型樣車實車測試平台等一套完整的集成控制開發環境；（3）設計了車輛狀態參數線上估計方法，對車速、路面附著係數和質心側偏角等關鍵參數進行了估算；（4）建立了基於環境感知、汽車運動學模型和汽車行駛環境模型的汽車智慧型軌跡規劃策略；（5）提出了前饋與反饋相結合的最佳化控制分配策略，突破了傳統控制系統採用的基於誤差門限的控制方式；（6）提出了一種基於容錯控制架構和冗餘控制分配相結合的過驅動系統容錯控制理論和方法，通過對執行機構約束及控制目標的抽象描述將其轉化為基於動態約束最佳化的控制分配問題，實現了系統的容錯控制；（7）綜合考慮汽車動力學控制、能量管理與分配控制、故障診斷與容錯控制等多控制功能模組的集成和多控制目標的融合，提出了動態多目標最佳化控制分配策略，並設計了罰函式近似算法與專用的主動集法，實現了最佳化算法的實時求解。 通過本項目的研究，建立了多目標、複雜約束下汽車整體性能控制的新理論和新方法，增強了車輛主動安全性能，提高了控制系統的效率、魯棒性、可移植性和可重用性。項目運行期間，發表學術論文26篇，其中SCI檢索論文6篇，EI檢索論文20篇，SAE論文5篇；申請發明專利10項，授權發明專利1項，授權實用新型專利7項；授權軟體著作權1項；培養博士後2人，博士生5名，碩士生11名；組織、參加國內外學術交流活動20餘次；項目負責人應邀在國內外學術和行業會議上作特邀主旨報告18次；並先後當選2014年“科學中國人”年度人物，入選2015年IEEE VTS傑出教師計畫。
