[发明专利]一种无人驾驶汽车抗侧风控制方法

权利要求书

1.一种基于L1自适应的无人驾驶汽车抗侧风控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据包括侧风扰动的车辆系统模型，获得车辆行驶过程中的实际质心侧偏角和横摆角速度；

S2：根据上一时刻前轮转角控制目标值的输出和自适应律估计的参数更新L1自适应控制器中状态观测器模块的质心侧偏角和横摆角速度；

S3：根据状态观测器模块得到的质心侧偏角和横摆角速度以及车辆系统模型得到的实际质心侧偏角和横摆角速度之间的估计偏差，通过自适应律模块调整并获得估计状态参数的值；

S4：根据自适应律提供的经调整后的参数和给定的参考质心侧偏角、横摆角速度，通过初步控制律模块及时调整控制信号；

S5：根据初步控制律得到的前轮转角控制信号，通过低通滤波器过滤掉控制信号中的高频信号，得到需要的前轮转角低频信号，即最终控制律；

S6：根据低通滤波器得到的前轮转角信号，将前轮转角控制量发送给转向电机，以使转向电机根据车轮转角控制量向转向柱施加转向力矩完成车辆转向。

2.根据权利要求1所述的一种基于L1自适应的无人驾驶汽车抗侧风控制方法，其特征在于，所述步骤S1又包括以下步骤：

建立侧风影响下的无人驾驶汽车二自由度模型；

在所述二自由度模型的基础上，建立包括侧风扰动的车辆系统模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于L1自适应的无人驾驶汽车抗侧风控制方法，其特征在于，所述侧风影响下的无人驾驶汽车的二自由度模型以前轮转角为输入，无人驾驶汽车只作平行于地面的平面运动，忽略左右车轮由于载荷变化而引起的轮胎特性变化，左右转向角相等，假设无人驾驶汽车在水平路面上的行驶速度为v，侧风作用于无人驾驶汽车的车体右侧，风压中心位于质心前e处，动力学方程为：

其中，k_f为前轮侧偏刚度；k_r为后轮侧偏刚度；β为质心侧偏角；v为汽车行驶速度；a为前轮到质心的距离；b为后轮到质心的距离；ω_r为横摆角速度；m为汽车质量；F_yω为侧向干扰风；δ为前轮转角；I_z为汽车绕z轴的转动惯量；M_zω为横摆力矩。

4.根据权利要求2所述的一种基于L1自适应的无人驾驶汽车抗侧风控制方法，其特征在于，所述包括侧风扰动的车辆系统模型为：

其中，x(t)为可观测的系统状态向量即车辆的质心侧偏角及横摆角速度；A_m为Huriwitz矩阵；b，C为已知的常数矩阵；ω(t)、θ(t)为未知参数，由状态观测器估计而得；u(t)为控制器的控制律；σ(t)为时变干扰，指侧风扰动；y(t)为系统的输出；x₀为系统状态向量的初始值。

5.根据权利要求1所述的一种基于L1自适应的无人驾驶汽车抗侧风控制方法，其特征在于，所述步骤S2中所述状态观测器模型为

其中，分别是x(t)、ω(t)、θ(t)、σ(t)、y(t)的估计值，x₀为初始状态，A_m为Huriwitz矩阵；b，C为已知的常数矩阵。

6.根据权利要求1所述的一种基于L1自适应的无人驾驶汽车抗侧风控制方法，其特征在于，所述步骤S3在时间趋于无穷时，所述车辆系统模型与所述状态观测器具有一致的动力学特性，估计偏差在李雅普诺夫意义下稳定；自适应律环节以所述状态观测器和所述车辆系统模型之间的误差为主要输入；

其中，代表的就是状态观测器和所述车辆系统模型之间的误差，代表的就是通过状态观测器得到的车辆状态向量的估计值，x代表的就是车辆系统模型得到的状态向量。