[發(fā)明專利]基于動態(tài)規(guī)劃的目標(biāo)車速預(yù)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610056610.2
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN106997172A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李浩;張海霞;縱榜峰
• 申請（專利權(quán)）人: 宿州學(xué)院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種目標(biāo)車速預(yù)測系統(tǒng)，尤其涉及的是一種基于動態(tài)規(guī)劃的目標(biāo)車速預(yù)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

基于規(guī)則的預(yù)測系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，而基于優(yōu)化的控制方法主要停留在理論研究階段。為了得到理論上的最優(yōu)解，一些學(xué)者將模型預(yù)測(MPC)和動態(tài)規(guī)劃(DP)結(jié)合起來。考慮到計算的時間成本問題，又有學(xué)者研究了可以獲得近似最優(yōu)解的等效燃油消耗最小原理(ECMS)。然而，MPC和DP的組合算法、ECMS、PMP或這些算法的改進方法，以及一些其它的基于優(yōu)化的控制算法，始終無法實現(xiàn)實時控制。而且，在使用這些方法求解的過程中，被控對象模型一般被不同程度的簡化，容易忽略了駕駛員的駕駛意圖、實際道路情況、信號燈的影響以及車與車之間的相互影響等，所得到的最優(yōu)解并不是真正意義上的最優(yōu)解。

隨著智能交通系統(tǒng)的不斷發(fā)展，構(gòu)建基于動態(tài)規(guī)劃的目標(biāo)車速預(yù)測系統(tǒng)，為解決整個交通系統(tǒng)中多輛汽車的實時能量管理及優(yōu)化的問題提供新的思路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于動態(tài)規(guī)劃的目標(biāo)車速預(yù)測系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于動態(tài)規(guī)劃的目標(biāo)車速預(yù)測系統(tǒng)包括無線通訊模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、控制分析模塊和制動控制模塊，

無線通訊模塊，通過射頻識別、藍牙、ZIGBEE或WI-FI，進行車與車通信以及車與交通實施通信；

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集車的油耗、車速跟隨、控制變量、車與車之間的相對距離；

所述控制分析模塊包括車速數(shù)據(jù)預(yù)測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和指令下達模塊，所述車速數(shù)據(jù)預(yù)測模塊，基于車的油耗、車速跟隨、控制變量、車與車之間的相對距離，構(gòu)建目標(biāo)車速模型；

所述數(shù)據(jù)分析模塊，對目標(biāo)車速模型采用快速模型預(yù)測法獲取最優(yōu)目標(biāo)車速序列；

所述指令下達模塊，將數(shù)據(jù)分析模塊獲取的最優(yōu)目標(biāo)車速序列通過無線傳輸形式反饋指令信息給每輛車的駕駛員；

制動控制模塊，駕駛員根據(jù)指令下達模塊下達的最優(yōu)目標(biāo)序列車速進行加速或者制動。

作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述車速數(shù)據(jù)預(yù)測模塊構(gòu)建的目標(biāo)車速模型前，剔除汽車紅燈怠速干擾,設(shè)定最優(yōu)目標(biāo)車速的初始值，采用基于交通信號燈正時，建立汽車目標(biāo)車速初始值模型,如公式(4)：

其中，v_iobj為第i輛車的目標(biāo)車速，單位為m/s；d_ia(t_d)為第i輛車的位置s_i與交通信號燈a的距離，單位為m；K_w為信號燈的循環(huán)次數(shù)，取整數(shù)；t_g、t_r分別為紅燈和綠燈的持續(xù)時間，單位為s；t_c為一個紅綠燈周期的時間，單位為s；t_d為汽車行駛的時間，單位為s；

作為上述方案的進一步優(yōu)化，車速數(shù)據(jù)預(yù)測模塊構(gòu)建的目標(biāo)車速模型：對于第i輛車，在給定的時間窗口T，車在總的行駛時間為t_d時，構(gòu)建的目標(biāo)車速模型，如公式(6)，公式(6)的輸出給定時間窗口T內(nèi)混合動力汽車的最優(yōu)目標(biāo)車速序列：

δs_i＝s_i(t_d+T-1)-s_i(t_d)

V_im＝v_i(t)-v_iobj(t_d)(6)

S_ij＝S₀+t_hv_i(t)-(s_j(t)-s_i(t))

v_imin≤v_i(t)≤v_imax

u_imin≤u_i(t)≤u_imax

其中，V_im為第i輛車當(dāng)前車速與目標(biāo)車速的差值，單位為m/s；

S_ij為第i輛車和第j輛車的距離，單位為m；

為時間段T內(nèi)第i輛車的行駛距離，單位為m；

s_i(t)和s_j(t)分別為第i輛車和第j輛車在時間t時的位置，用坐標(biāo)表示；

t_h為預(yù)先設(shè)定的前后兩車的間隔時間，單位為s；