[发明专利]一种自动驾驶汽车的参数自适应横向运动LQR控制方法

权利要求书

1.一种自动驾驶汽车的参数自适应横向运动LQR控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤S1：实时采集横向运动控制系统所需的目标路径信息、车辆位置信息、车辆状态信息；

步骤S2：对采集的数据进行处理转换；

步骤S3:根据采集的数据信息，按制定的基于路径跟踪误差和车-路位置关系的LQR控制参数调整策略确定当前状态下的控制器参数；

步骤S4：根据确定的控制器参数，计算自动驾驶汽车的转向控制量，将其传递给转向执行器执行；

所述步骤S1中，实时采集的信息具体包括：当前时刻的目标点位置信息，目标点曲率ρ，理想航向角ψ_des，车辆纵向车速V_x，车辆横向车速V_y，车辆横摆角速度ω，车辆航向角ψ，车辆自身位置信息，其中当前时刻的目标点位置信息为汽车当前位置与车道中心线交点处的位置信息；

所述步骤S2中，对采集的数据进行处理转换，具体包括：

S201：将当前时刻的目标点位置信息与车辆自身位置信息进行坐标转换；

S202:根据转换后的目标点位置信息与车辆自身位置信息，计算当前时刻车辆与目标点的距离偏差e_y；

S203：计算当前时刻车辆与目标点的航向偏差e_ψ，计算公式如下：

e_ψ＝ψ-ψ_des (1)

S204：根据车辆纵向车速V_x，车辆横向车速V_y，航向偏差e_ψ，计算距离偏差变化率计算公式如下：

S205：根据车辆横摆角速度ω和理想航向角ψ_des计算航向偏差变化率e_ψ，

计算公式如下：

所述步骤S3具体包括：

S301:横向运动LQR控制器涉及的控制参数包括加权矩阵Q和加权矩阵R，具体有Q＝diag[q₁,q₂,q₃,q₄]，R＝[r]，即q₁,q₂,q₃,q₄和r共5个参数；

S302:根据控制参数关联的物理量确定其重要程度，将q₂,q₄,r设定为固定值，只针对q₁,q₃进行参数调整；

S303：根据路径跟踪误差，计算控制参数q₁,q₃的基础值，计算公式如下：

上式中，k_ey，为参数增益；e_yth，e_ψth为相应误差阈值，其对应参数上限制q_{1_max}，q_{3_max}；

S304：根据车-路间的位置关系，调整参数增益k_ey、不同车-路位置关系下，距离偏差和航向偏差方向不同，具体步骤如下：

将参数增益k_ey、恢复为初始设定值；

若e_y＞0且e_ψ≥0，则k_ey＝k_ey+Δk_ey，不变；

若e_y＞0且e_ψ＜0，则k_ey不变，

若e_y≤0且e_ψ≥0，则k_ey不变，

若e_y≤0且e_ψ＜0，则k_ey＝k_ey+Δk_ey，不变；

S305：根据调整后的参数增益计算控制参数的最终值q₁^*,q₃^*。