先進車輛控制及安全系統之設計與模擬---子計畫四---高可靠度跟車系統之設計(I)

Abstract

年來隨著車輛數量的大幅成長，駕駛員所可能遇到的行車疲勞之負擔與行車安全之威脅也相對 地越來越高，車輛的行車安全考量問題就顯得日益重要，所以本計畫積極地尋求如何將先進的 科技運用在車輛上以提昇車輛行駛時的安全性，以求能夠減少事故以及傷亡的發生。 本子計畫著重於車輛自動跟車之控制系統設計工作，期望可以藉由無線通訊與其他車輛 以及公路電腦不斷交換訊息，讓所有車輛都做到同步加減速以保持固定車距，以減少塞車的現 象，如此將能夠提高道路運輸效率並降低交通事故發生。另外通常一個控制系統是由多個傳感 器、天線、微處理器和數字式信號處理器組成，感測器能向司機或車用電腦提供車輛前、後、 兩側及鄰邊車道可能發生意外事件的即時信息，為了確保整個自動跟車系統之控制性能與安全 考量，所以本計畫擬所設計開發之自動跟車控制系統將能夠解決時間延遲問題與故障檢錯及自 我回復等能力。本計畫提出一個為期三年的計畫，其主要研究內容與進行步驟描述如下： 第一年： 第一年主要將利用模糊類神經網路架構設計開發一新型智慧型自動跟車控制系統，此控 制系統不需知道前導車之速度與加速度等資訊，只需知道該車與前車之車速與加速度資訊即可 設計所需控制法則，而且整個控制系統之參數可利用所推導之自我調整法則線上自我學習，使 得在車隊中之各車輛在各種不同路面下均可獲得不錯的跟車響應。 第二年： 通常之控制系統是由多個傳感器來向司機提供車輛附近可能發生意外事件的即時信息， 所以第二年除將繼續開發改善智慧型自動跟車控制法則外，也將增加考慮各種跟車模式，如合 併、分離、切換車道等等問題。並利用回饋型模糊類神經網路來解決降低因致動器與感測器所 造成時間延遲對系統的影響。 第三年： 先進車安全控制系統除了要求控制性能外，系統的安全性和可靠度的要求也愈來愈高， 所以故障檢錯及自我回復系統扮演一個極重要的角色，當安裝於車上之各種不同功能之感測器 失效或車輛部分零件故障時，如何設計一具有故障檢錯及自我回復能力的自動跟車控制系統確 保整個行車之安全性，即為第三年度主要研究工作。 本計畫所開發之全部控制法則因為不需事先知道受控系統之數學動態模式，其控制參數 依據李亞普諾夫穩定定理推導出來的適應性法則來調整，故其系統控制性能得以確保，其系統 穩定性亦可證明。所以如飛行系統、機電整合系統、高溫熔爐系統、電力系統、核能反應系統 及化學程序控制系統等等均將可適用。