[发明专利]无人车的编队保持控制方法及系统

权利要求书

1.一种无人车的编队保持控制方法，其特征在于，包括：

根据无人车编队队形、目标轨迹，规划出领航者下一时刻的行驶轨迹，并计算出跟随者下一时刻需要与领航者保持的目标距离和目标角度；

基于无人车运动学模型，根据领航者、跟随者当前的行驶状态参数，计算出跟随者下一时刻所需要的底层控制输入参数；

其中，

领航者当前的行驶状态参数，包括：领航者的位置坐标、角度、速度、角速度、前轮相对于车体的转向角；

跟随者当前的行驶状态参数，包括：位置坐标、角度；

所述底层控制输入参数，用于对跟随者进行底层控制，进而实现编队保持；包括：无人车速度、角速度、向心加速度、前轮相对于车体的转向角；

其中，计算所述底层控制输入参数时，采用改进的领航-跟随算法模型：

其中，

ω₁(t)和ω₂(t)分别为领航者、跟随者在t时刻的角速度，单位是rad/s；d为无人车前后轮间的距离，单位是m；α和β为闭环控制中的比例系数；l_d代表领航者和跟随者质心间需要保持的所述目标距离，单位是m；代表领航者和跟随者的质心连线与领航者行驶方向的夹角需要保持的所述目标角度，单位是rad；l(t)为领航者和跟随者间在t时刻的质心间的距离，单位是m；为领航者和跟随者之间质心连线与领航者行驶方向在t时刻的夹角，单位是rad；v_r1(t)、v_r2(t)分别为领航者、跟随者的后轮轴中心点在t时刻的速度，单位是m/s；a₂(t)为跟随者的加速度，θ₂(t)为跟随者前轮相对于车体的转向角；ψ₁(t)、ψ₂(t)分别表示地面坐标系下领航者、跟随者车体纵向对称轴与X轴在t时刻的夹角，单位是rad。

2.根据权利要求1所述的编队保持控制方法，其特征在于，所述底层控制包括：横向控制和纵向控制；

所述横向控制，包括对车辆方向盘转角的控制，从而使车辆沿着期望的路径行驶；

所述纵向控制，包括油门控制和制动控制，从而使车辆按照期望的速度行驶。

3.根据权利要求2所述的编队保持控制方法，其特征在于，所述横向控制，基于遗传算法和模糊控制算法；

所述横向控制的输入参数包括：前轮相对于车体的转向角、角速度、向心加速度。

4.根据权利要求2所述的编队保持控制方法，其特征在于，所述纵向控制，采用专家PID控制。

5.根据权利要求4所述的编队保持控制方法，其特征在于，所述油门控制的专家规则包括：

期望速度输入值R_i、速度误差e_i、速度误差变化率Δe_i对PID控制参数的相应修正系数、以及控制输出值u_i的限幅。