ACC自適應巡航控制是經典巡航控制的擴展，在現代車輛中廣泛使用，自適應巡航控制系統期初主要應用于飛機的巡航行駛中，隨著汽車工業的發展，現階段ACC功能被廣泛用于商用車和卡車中。

自適應巡航控制（ACC）系統又稱主動巡航控制系統，是在傳統定速巡航控制基礎上結合了車距保持功能，利用車載傳感器探測前方行駛環境，通過控制節氣門和制動系統自動調整車速，提高駕駛舒適性和安全性。

ACC系統由環境感知、控制決策、底層執行和人機交互四個基礎模塊組成。感知模塊由毫米波雷達、攝像頭等傳感器組成，通過雷達和攝像頭數據融合，感知周邊障礙物信息以及可通行區域信息；控制決策根據感知信息，決策所需要的控制指令，向底層執行模塊發出指令，控制車輛制動系統來完成自適應跟車和自動緊急剎車。

ACC系統架構

ACC分為巡航和跟車模式，巡航模式的控制目標比較明確且單一，即以達到駕駛人員所設定需要達到的速度，并以預設速度穩定勻速行駛為最終目的；跟車模式的控制趨于多元化、精細化，增加了ACC系統設計的難度，也是眾多學者目前研究的重點對象。

ACC系統跟車模式控制形式包括直接式控制和分層控制，直接式控制通過傳感器獲得的信息由決策算法直接計算出節氣門開度或者制動力，從而控制車輛行駛；分層控制包含上層控制和下層控制，即決策層和控制層，決策層根據獲得的周圍信息和行車狀態信息結合間距策略得到期望加速度，并將其作用于控制層，控制層的作用則是通過加速度計算出節氣門開度或者制動力來控制車輛按照期望間距行駛。目前多采用分層控制，抗干擾能力強，便于調整參數和系統調試。

圖2

ACC主要功能作用

1.代替駕駛員進行操作，減輕駕駛員的負擔和失誤操作幾率；

2.提高駕駛舒適性，減少駕駛員的疲勞感，從而減少交通事故的發生，提高行車安全性；

3.減少駕駛員因為注意力不集中引起的慌亂加減速；

4.提前設定好行車的安全時距離，提高行車道路的利用率，緩解交通壓力。

ACC主要控制算法和系統設計的難點

ACC系統設計的難點

1.?彎道的目標誤報和漏報

在彎道處，傳感器檢測結果誤把彎道處其他車道的車輛當成目標，做出減速的操作；或者是在同一車道線內，傳感器卻未識別到彎道處的車輛，而出現誤加速的情況。實際工程情況一般出現在掉頭，拐彎的時候，突然加速或是減速。

圖3

2.?舒適性與安全性的兼顧

車輛在本車道正常行駛時，其他車輛突然變道至本車道前方，出現在ACC目標檢測范圍內，導致車輛突然減速或剎車；本車輛換道過程中，ACC前方參照目標更改，導致突然加速再減速的情況。這在實際駕駛復雜的加塞交通情況下不停地出現剎車/減速，會極大地影響駕駛的的安全性和舒適性。（參照圖3難點2）

在實際設計ACC系統時就需要考慮實際的工況因素，考慮車輛切入與切出的實際交通情況以及車輛運動軌跡的預測和動態速度設置問題，來設計ACC系統，實現自動駕駛自適應巡航的智能輔助功能。

ACC的主要控制算法

ACC系統主要控制算法有PID控制、最優控制、滑膜控制、模糊控制和模型預測控制。

PID控制是經典的控制算法之一。是工程中應用最成熟的，也是使用最廣的的控制器，在ACC系統定速巡航模式和跟車模式方面都有研究。

最優控制理論，在滿足一定約束條件下尋找最優控制律，使目標函數取極大值或極小值。在ACC的設計中需要綜合考慮安全性、跟車性等多個相互矛盾的控制目標所組成的目標函數，以及目標函數在考慮間距、車輛本身條件等約束下求得的最優控制率，是典型的最優控制問題。本次課程設計ACC控制器也是基于最優控制LQR算法來實現的。

滑膜控制，具有靈活、響應快、對參數變化和干擾不靈敏等特點，是一類控制不連續的非線性控制。SMC對于解決ACC系統的干擾、系統時滯等問題有重要意義。

模糊控制，不需要精確的模型，是將多年操作經驗或專家經驗設計為模糊規則，通過將輸入的信號進行模糊處理作為系統的輸入，以模糊規則作為參考，利用系統輸入完成模糊推理，進行模糊處理作為系統輸出。

模型預測控制（MPC）由于其能夠采用加權的辦法很好解決相互矛盾的控制目標，成為ACC中較為主流的控制算法。本次課程也會補充基于MPC設計ACC學習。

編輯：黃飛

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