[发明专利]期待路径车辆纵向速度追踪控制方法及装置

说明书

期待路径车辆纵向速度追踪控制方法及装置,属于无人驾驶车辆控制领域，为了解决期待路径车辆纵向速度追踪控制的问题，由力矩分配控制器计算并分配总的驱动力矩至每个轮毂电机的驱动力矩，轮毂电机的输出力矩作用在车轮，对纵向速度控制以跟踪期望轨迹，其中，以轮胎利用率做为优化函数，根据伪逆法设计力矩分配算法对总的力矩分配，效果是保证轮胎处于稳定范围而不超附着极限，其分配的需求精度更高，使得纵向速度的追踪更准确。

技术领域

本发明属于无人驾驶车辆控制领域，特别是一种四轮独立驱动无人驾驶电动车辆轨迹跟踪控制工作方法。

背景技术

电动化和智能化作为目前汽车工业的发展方向，已经成为国内外学者、科研院所和企业的研究热点。电动汽车不仅可以减少人类对不可再生资源的消耗，改善环境问题，还可以带来传统燃油车辆难以企及的NVH品质。四轮毂电机独立驱动是电动汽车一种独特驱动形式，由于动力系统直接集成在车轮，所以可以对各轮驱动力矩和转速进行独立精确控制，此结构为先进控制算法的实现奠定了基础。无人驾驶技术是车辆智能化的高级阶段，是实现交通事故“零死亡”关键技术，而轨迹跟踪是实现智能车辆自主驾驶的基本要求。

轨迹跟踪控制是无人驾驶车辆实现精确运动控制的关键技术，也是无人驾驶车辆实现智能化和实用化的首要条件。车辆的运动控制可划分为三种：纵向运动控制、横向运动控制、纵横向运动控制。纵向运动控制是指保持使车辆速度能迅速、高精度维持在目标车速范围内。横向运动控制则是控制车辆橫摆运动以及转向运动，目的是使车辆在不同工况下既能保持横向稳定性又能平稳的跟踪期望轨迹，从而使车辆实现车道保持或者自主超车、避障等功能。目前绝大部分无人驾驶车辆轨迹跟踪算法只是对纵向运动和横向运动进行简单解耦，并假定车速为一定值，但是车辆是一个高度非线性和强耦合的系统，如果不考虑纵横向之间的相互关系，那么则不能保证控制精度和车辆稳定性。尤其是车辆在高速工况以及低附工况行驶的时候，更易发生失稳情况。另一方面，目前存在的控制算法大多涉及的是运动学控制，即没有将车辆横向稳定性与纵向运动控制考虑在内，如果不考虑动力学约束会增加车辆在高速与低附路面工况下行驶的不安全性，降低控制精度。因此，设计FWID无人驾驶电动车辆轨迹跟踪控制策略时，需要充分考虑纵横向运动相互关系和行驶稳定性的算法尤为重要。

发明内容

为了解决期待路径车辆纵向速度追踪控制的问题，本发明提出如下技术方案：一种期待路径车辆纵向速度追踪控制方法，将车辆理想纵向速度和实际纵向速度的误差以及误差变化率作为控制器输入，控制器输出电子节气门开度，并查找提前编制的电子节气门开度对应的轮毂电机力矩Map图，以输出车辆的总的驱动力矩；由力矩分配控制器计算并分配总的驱动力矩至每个轮毂电机的驱动力矩，轮毂电机的输出力矩作用在车轮，对纵向速度控制以跟踪期望轨迹，其中，以轮胎利用率做为优化函数，根据伪逆法设计力矩分配算法对总的力矩分配。

一种期待路径车辆纵向速度追踪控制装置，所述的控制装置存储有多条指令，所述指令适于处理器加载并执行：

将车辆理想纵向速度和实际纵向速度的误差以及误差变化率作为控制器输入；

控制器输出电子节气门开度，并查找提前编制的电子节气门开度对应的轮毂电机力矩Map图，以输出车辆的总的驱动力矩；

由力矩分配控制器计算并分配总的驱动力矩至每个轮毂电机的驱动力矩；轮毂电机的输出力矩作用在车轮，对纵向速度控制以跟踪期望轨迹，其中，以轮胎利用率做为优化函数，根据伪逆法设计力矩分配算法对总的力矩分配。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的模糊控制器输入为理想纵向速度和实际纵向速度，建立电子节气门开度与轮毂电机力矩Map图的关联，以此得到车辆的总的驱动力矩，保证了纵向车速的跟随性能，为各个车轮分配力矩提供了准确的总的力矩。本发明以轮胎利用率做为优化函数，基于伪逆法设计了力矩分配算法对总的力矩分配，保证轮胎处于稳定范围而不超附着极限，其分配的需求精度更高，使得纵向速度的追踪更准确。

附图说明