基于正控制输入最小化的自动驾驶车辆能耗优化
最优化与控制
2025-06-06 v1
摘要
自动驾驶车辆 (AV) 为通过采用降低能耗与排放的生态驾驶策略，改善交通系统的可持续性提供了独特机遇。本文引入一种新颖的代理模型，用于能源与燃料消耗，其最小化正控制输入 (PCI)。不同于常规目标（如平方加速度），后者常误表实际能源使用，PCI 提供了更准确且优化友好的替代方案。基于 PCI，我们提出 ECO+，一个凸的、基于时间的轨迹优化框架，确保安全性与乘客舒适性，同时优化 AV 在接近交叉口时的能源使用。为提高计算效率，二次阻力力采用分段仿射段近似，形成线性规划形式。ECO+ 基于经验燃料与电能模型进行验证，并与经典优化策略进行基准测试，包括最新非线性求解器。仿真结果表明，ECO+ 在严格的舒适约束下以及存在前车情形时，始终优于基线方法降低能耗。此外，以 ECO+ 初始化非线性求解器仅带来有限提升，表明 ECO+ 可作为独立的生态驾驶策略效果良好。这些发现凸显 ECO+ 作为提升城市自动驾驶 mobility 系统可持续性的实用、可扩展且计算高效的解决方案。
引用
@article{arxiv.2506.04685,
title = {Energy Consumption Optimization for Autonomous Vehicles via Positive Control Input Minimization},
author = {Andreas Hadjigeorgiou and Stelios Timotheou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.04685},
year = {2025}
}