摘要：为改善车路协同自适应巡航车辆通行信号灯路口的通行效率，提出一种考虑信号灯状态的模型预测控制算法。在信号灯路口跟随前车通行时，首先车辆通过V2X获取信号灯状态，包括信号灯位置、颜色、倒计时，利用车辆纵向运动学模型建立控制器输出的加速度请求与未来状态的关联，设计一个同时考虑跟车状态和信号灯通行的目标函数，最后通过非线性优化计算输出的加速度请求，模拟人类驾驶员在跟车通行信号灯路口的行为状态。仿真结果表明，相比于ACC车辆，使用该算法的车辆在信号灯路口通行时，在保证安全性的前提下有更高的通行效率。研究成果为CACC车辆的控制算法设计提供效率优先的理论基础，在系统同时包含经济模式和效率模式的设计状态下，对后者的设计有应用参考价值。
文章目录
1 前言
2 车路协同自适应巡航模型
2.1 安全距离模型
2.2 车辆纵向运动学模型
2.3 信号灯相位转换模型
3 模型预测控制算法
3.1 预测模型构建
3.2 设计目标函数
3.2.1 跟车目标函数
3.2.2 信号灯通行惩罚函数
3.3 约束条件分析
3.4 构建非线性优化问题
4 仿真分析
4.1 数值仿真验证
4.1.1场景设置
4.1.2 数值仿真及结果分析
4.2 仿真器仿真验证
4.2.1 仿真器仿真场景设置
4.2.2 仿真器仿真结果分析
5 结束语
