[发明专利]一种基于主动安全的智能汽车轨迹跟踪控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于主动安全的智能汽车轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立三自由度非线性车辆动力学模型，将车辆四轮模型简化为单车模型，并选择车辆的状态量ξ_dyn与控制量u_dyn；

所述三自由度非线性车辆动力学模型具体为：

其中：m为车辆整体质量，为车辆质心横向加速度，为车辆质心纵向速度，为车辆横摆角速度，C_cf为前轮胎侧偏刚度，δ_f为前轮偏转角，为车辆质心横向速度，a，b分别为车辆质心到前、后轴的距离，C_cr为后轮胎侧偏刚度，为车辆质心纵向加速度，C_lf、C_lr为前、后轮胎纵向刚度，I为车辆绕z轴的转动惯量，为车辆的横摆角加速度，分别为车辆质心在x与y轴方向上的速度，为车辆的横摆角；s_f、s_r分别是前轮与后轮的滑移率；

状态量ξ_dyn选取控制量u_dyn选取u_dyn＝δ_f，其中X、Y为车辆质心的位置坐标；

S2，对非线性车辆动力学模型进行线性化，得到线性时变方程：

其中A_dyn(t)，B_dyn(t)为t时刻线性车辆动力学模型的转移矩阵；且：

其中：δ_f，t-1为t-1时刻的前轮转角，为t时刻的车辆横摆角速度，I_z为车辆绕z轴的转动惯量；为t时刻车辆质心纵向速度与横向速度，为t时刻车辆的横摆角；为前轮横向速度，为前轮角速度；

S3，采用一阶差商的方法进行对线性时变方程进行离散化处理，得到离散的状态空间表达式；

S4，设计目标函数使得智能汽车能够快速且平稳地追踪期望轨迹；

S5，针对每个控制周期内基于非线性车辆动力学模型的轨迹跟踪控制算法的优化问题，设计控制量的约束，包括控制增量与控制量的约束，以及设计车辆动力学约束，包括：质心侧偏角约束、轮胎侧偏角的约束与车辆附着条件约束；

S6，在每个控制周期内求解优化问题后得到控制时域N_c内理想的控制输入增量序列将此序列中的第一个元素与上一时刻的控制量相加，得到最终的控制量u_dyn(t)；

控制输入增量序列为：

最终控制量为：

S7，建立车辆四自由度侧翻模型，根据横向载荷转移率LTR来判断汽车侧翻危险程度；

S8，利用自回归模型，对侧翻判别指示横向载荷转移率LTR进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于主动安全的智能汽车轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述S3中离散的状态空间表达式为ξ_dyn(k+1)＝A_dyn(k)ξ_dyn(k)+B_dyn(k)u_dyn(k)，其中A_dyn(k)＝I+TA_dyn(t)，B_dyn(k)＝I+TB_dyn(t)，I为单位矩阵，T为采样时间。

3.根据权利要求1所述的一种基于主动安全的智能汽车轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述S7中横向载荷转移率LTR的表达式为：其中F_z1和F_z2分别为智能汽车左侧车轮和右侧车轮上的垂直载荷。