[发明专利]用于自主系统中嵌入式实时受约束最优控制问题的求解器

说明书

本申请涉及用于自主系统中嵌入式实时受约束最优控制问题的求解器。提供用于控制自主车辆的系统。该系统包括控制器。在每个采样周期内，该控制器输入传感器值以及基于传感器值与动态模型计算的估计器，并将传感器值与估计器记录在控制器的存储器中。控制器将传感器值与估计器结合到与受约束最优控制问题相关联的最优条件中，使用Fischer‑Burmeister函数将最优条件映射到非平滑系统，在近似非平滑系统的平滑系统上执行牛顿方法迭代以便在解上收敛，以及在车辆操作期间发出控制致动器的命令。

相关申请

本申请涉及于2017年9月15日提交的申请No.15/705,934和于2018年1月10日提交的申请No.15/866,767，这些申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般而言涉及用于自主系统的方法和控制，并且更特别地，涉及控制自主车辆的方法，包括在与表示车辆安全限制的致动器限制相关的约束下最小化路径跟踪误差。这些方法与控制应用正则化且平滑化Fischer-Burmeister技术来实时建模和最小化车辆与目标路径的距离。

背景技术

自主车辆正在被开发，其中车辆的致动器通过控制器利用来自传感器的输入来控制。目前，车辆子系统的控制的改进正在被实现。例如，通常一个或多个控制器可以被嵌入在引擎控制单元(ECU)中，以响应于检测车辆性能的传感器而控制各种致动器，以便最优化车辆引擎的控制。用于检测车辆性能的传感器可以包括检测引擎速度和车辆速度的传感器。诸如相机和各种类型的雷达之类的其它传感器正被越来越多地安装在车辆中作为驾驶员辅助系统的一部分。视频相机正被用于在车辆正在倒退时提供来自车辆后方的视野。雷达天线用于提供附近物体的指示。附加类型的传感器技术正在被开发用于和车辆一起使用。示例附加传感器技术是LIDAR，其利用激光灯照射目标。LIDAR可以测量到物体的距离，以及可以用于障碍物检测。LIDAR已经被用作主动驾驶员辅助技术的一部分，诸如用作转向和加速度补偿；例如，对于车辆正在过于接近地跟随另一车辆的情况或者车辆正在转入另一车道或接近道路边缘时的情况，可以实现转向和加速度补偿。

车辆控制可以采取从简单的规则到完备的最优化处理的多种形式。借助于求解最优化问题的控制可能在时间和所需计算能力方面是禁止的。换句话说，最优化问题的解可能需要大量的计算能力并且可能无法实时执行。目前，正在进行解决实时求解最优化问题方面的问题的研究。