随着技术的进步和智能驾驶热潮的兴起,汽车先进驾驶辅助系统方兴未艾,成为了国内外研究热点。作为先进驾驶辅助系统的重要组成部分,自适应巡航控制系统的研究近年来也得到了广泛关注。针对目前自适应巡航系统功能简单,不能适应复杂多变的交通环境,设计控制器过程对舒适性和燃油经济性考虑不充分等问题,本文设计了基于多模式切换的自适应巡航控制系统;并基于前馈控制算法,PID控制算法和模型预测控制算法对自适应巡航控制器进行设计,充分考虑了安全性,舒适性和燃油经济性等性能指标。主要研究内容详述如下。首先,本文对汽车自适应巡航系统的总体方案进行了设计,定义了系统功能,对系统模块进行了划分,并确定了实现各模块需要的关键技术。并针对关键技术中的车辆动力学模型,借助强大的CarSim动力学数据库建立了动力学模型;基于此模型建立了相应的逆纵向动力学模型,包括逆发动机模型和逆制动系模型,并确定二者切换策略。然后,对自适应巡航工况进行分析,根据前后车横纵向行驶状态重新划分其工况为接管,巡航,跟车,换道四种工况。基于车间距离和换道信号制定工况间切换逻辑,使其更符合正常驾驶员操作习惯。针对不同工况对车间距的要求不一样,本文基于前车加速度的间距策略精确计算接管距离;基于定车头时距的间距策略确定合适的期望跟车距离和巡航距离;并考虑到不同驾驶员的跟车风格不同设置三种跟车时距供不同风格驾驶员选择。其次,采用分层控制结构设计自适应巡航控制器。换道与巡航只对纵向速度进行闭环控制,所以采用简单的PID控制算法设计上层控制器;跟车过程需要控制与前车的距离,也要保持一定的速度跟随前车,另外还要考虑舒适性以及燃油经济性,所以选用可多约束控制目标的模型预测算法设计跟车上层控制器;下层控制器要以车辆动力学系统为控制对象完成对加速度跟踪控制,又考虑到车辆动力学系统的强非线性和制动液压系统的迟滞性,本文采用基于前馈和PID的控制算法设计下层控制器。最后,在Simulink中以通用模块建立控制系统模型,在CarSim中建立车辆动力学模型,组合搭建自适应巡航系统联合仿真平台以验证控制策略有效性。设置了接管,换道,巡航,跟车和全模式切换五种仿真工况。仿真结果表明,本文设计的控制算法控制效果良好,设计的自适应巡航控制系统满足要求。