[发明专利]车辆横向控制方法和装置

权利要求书

1.一种车辆横向控制方法，其特征在于，包括：

利用横向控制模型，获得车辆的输出向量与控制量之间的关系，所述横向控制模型是根据车辆的状态向量、输出向量与控制量之间的关系建立的；

利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量；

利用所述最优控制量对车辆进行横向控制；

所述横向控制模型为：

X(k+1)＝A×X(k)+B×U(k)；

Y(k+1)＝C×X(k+1)；

其中，

X(k)为k时刻车辆的状态向量，Y(k)为k时刻车辆的输出向量；A为系统矩阵；B为输入矩阵；C为输出矩阵；U(k)为输出给下游的偏航角速度控制量；为偏航角度，为的一阶导数，为的二阶导数；y为车体坐标系下车辆与参考轨迹线的横向偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统矩阵是利用运动学模型和理想动力学模型构建的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统矩阵为：

或者，

其中，ΔT为预设计算周期；v为速率；ω为自设频率；ζ为自设阻尼值；为偏航角度；为速率期望值；为偏航角度期望值。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述输入矩阵为：所述输出矩阵为

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量，包括：

将所述代价函数的导函数取值为0得到优化方程；

将所述横向控制模型中的输出向量Y(k)值代入所述优化方程，求解所述优化方程得到的U(k)为所述最优控制量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述代价函数为：

为k时刻Y的期望状态，由读入规划轨迹计算得到；U(k)为k时刻的输出控制量；Q(k)为施加在状态输出量偏差上的权重；R(k)为施加在输出控制量上的权重。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述最优控制量对车辆进行横向控制之前，包括：

确定预测域和控制域；

所述预测域用于限定车辆的状态向量、输出向量的个数；所述控制域表示所述最优控制量的计算个数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预测域为：

其中，s为预测域长度的最大值；P_m为预测域的最大值；V×T为当前车速在一个控制周期内前进的距离；

所述控制域为：M＝P/n；

其中，n为按照控制需求选取的倍数关系。

9.一种车辆横向控制装置，其特征在于，包括：

横向控制模型计算模块：用于利用横向控制模型，获得车辆的输出向量与控制量之间的关系，所述横向控制模型是根据车辆的状态向量、输出向量与控制量之间的关系建立的；

最优控制量计算模块：用于利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量；

控制模块：用于利用所述最优控制量对车辆进行横向控制；

所述横向控制模型为：

X(k+1)＝A×X(k)+B×U(k)；

Y(k+1)＝C×X(k+1)；

其中，

X(k)为k时刻车辆的状态向量，Y(k)为k时刻车辆的输出向量；A为系统矩阵；B为输入矩阵；C为输出矩阵；U(k)为输出给下游的偏航角速度控制量；为偏航角度，为的一阶导数，为的二阶导数；y为车体坐标系下车辆与参考轨迹线的横向偏差。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述系统矩阵是利用运动学模型和理想动力学模型构建的。