[发明专利]一种多状态反馈的智能汽车可拓车道保持控制方法

说明书

本发明公开了一种多状态反馈的智能汽车可拓车道保持控制方法，本发明将基于偏差变化实时拓展控制器输出结果的可拓控制方法运用到智能汽车车道保持控制中，保证车辆运动过程中始终在车范围内运动。车道保持的控制目标是保证车辆运动过程中距离左侧车道线和右侧车道线的距离相等，以及航向偏差为0。为实现控制目标，本发明分别选取当前车辆运动状态量与下一时刻期望的状态的偏差作为可拓控制器特征量，并建立多状态可拓集合，对可拓集合进行域界划分，将整个可拓集合划分为经典域、可拓域和非域三个区域。通过车辆‑道路实时特征量计算关联函数值，基于关联函数值将每一个实时特征状态量分类到各个区域中，基于此分别计算输出前轮转角输出值。

技术领域

本发明属于智能汽车控制技术领域，特别涉及了一种多状态反馈的智能汽车可拓车道保持控制方法。

背景技术

为满足安全、高效、智能化交通发展的要求，智能汽车成为其发展和研究的重要载体和主要对象，尤其是电动智能汽车对于改善环境污染、提高能源利用率、改善交通拥挤问题有着很大作用。其中，智能汽车在道路行驶过程中，车道保持能力逐渐成为关注的热点之一，尤其是弯道保持和高速车道保持性能。

智能汽车车道保持控制基于普通车辆平台，架构计算机、视觉传感器、自动控制执行机构以及信号通讯设备，实现自主感知、自主决策和自主执行操作保证安全行驶功能。常见车辆多为前轮驱动，通过调节前轮转角保证车辆横向控制精度和车辆行驶的安全性稳定性。车道保持基于摄像头等视觉传感器，通过车道线检测提取车道线信息，同时获取车辆在车道中的位置，确定下一时刻需要执行的前轮转角。具体控制方式主要有两种：预瞄式参考系统和非预瞄式参考系统，预瞄式参考系统主要以车辆前方位置的道路曲率作为输入，根据车辆与期望路径之间的横向偏差或航向偏差为控制目标，通过各种反馈控制方法设计对车辆动力学参数鲁棒的反馈控制系统，如基于雷达或摄像头等视觉传感器的参考系统。非预瞄式参考系统根据车辆附近的期望路径，通过车辆运动学模型计算出描述车辆运动的物理量，如车辆横摆角速度，然后设计反馈控制系统进行跟踪，此发明基于预瞄式控制方法，获取前方车辆运行点处的多个期望车辆状态，完成多状态反馈的可拓车道保持控制方法的设计。

发明内容

从目前主要研究内容看，智能汽车弯道和高速下车道保持控制精度和稳定性是研究的热点，本发明针对高速下智能汽车弯道车道保持的控制精度问题，提出一种多状态反馈的可拓车道保持控制方法。

本发明将可拓控制方法运用到智能汽车车道保持控制方法中，保证车辆运动过程中始终在车道范围内运动。车道保持的控制目标是保证车辆运动过程中车辆距离左侧车道线和右侧车道线的距离相等，以及航向偏差为0。为了实现控制目标，本发明分别选取当前车辆运动状态量与下一时刻期望的状态的偏差作为可拓控制器特征量，并建立多状态可拓集合，对可拓集合进行域界划分，将整个可拓集合划分为经典域、可拓域和非域三个区域。通过车辆-道路实时特征量计算关联函数值，基于关联函数值将每一个实时特征状态量分类到各个区域中，基于此分别计算前轮转角输出值。

本发明的有效效益为：

(1)一方面考虑了车辆在车道运动过程中位置偏差，保证了车辆跟踪车道线的跟踪位置精度，另一方面考虑了车辆运动过程中的运动状态，保证了车辆运动过程中的平顺性和稳定性。

(2)创新性的将可拓控制运用到智能汽车车道保持控制中，考虑多状态下可拓车道保持控制，使得智能汽车跟踪车道线不仅跟踪位置精度达到较高要求，同时保证运动状态具有更好的稳定性，尤其是针对高速运动下的弯道车道保持具有更加突出的表现。

附图说明

图1.智能汽车多状态反馈车道保持控制方法流程图

图2.可拓控制器结构

图3.二自由度车辆动力学模型

图4.轨迹跟踪预瞄误差模型

图5.多维可拓集合区域划分图