[发明专利]一种无人驾驶汽车抗侧风控制方法

说明书

本发明公开一种无人驾驶汽车抗侧风控制方法，获得车辆行驶过程中的实际质心侧偏角和横摆角速度；更新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；通过自适应律模块调整并获得估计状态参数；通过初步控制律模块及时的调整控制信号；通过低通滤波器过滤掉控制信号中的高频信号，得到最终控制律；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，以此来控制轮胎的侧向力；无人驾驶汽车抗侧风控制系统包括获得模块、对比模块、自调整模块、控制模块和执行模块；该系统和方法可以减小侧风对于无人驾驶汽车的影响，提高无人驾驶汽车对于侧风的抗干扰能力，提高在有侧风环境下无人驾驶汽车的操纵稳定性。

技术领域

本发明无人驾驶汽车控制领域，尤其涉及一种基于L1自适应控制的无人驾驶汽车抗侧风控制系统及控制方法。

背景技术

无人驾驶汽车搭载先进的车载传感器、控制器和执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与车、路和人等的智能信息交换和共享，具备复杂环境感知、智能决策和协同控制等功能。它能够根据所获得的道路、车辆状态和障碍物信息控制车辆的转向和速度，使得车辆能够安全可靠地在道路上行驶，而无人驾驶车辆在复杂路面(弯道、坡道、非匀质路面等)行驶时相对于匀质水平直线路面行驶更具有挑战性。在水平道路直线行驶时，如果遇到有侧风的情形，会产生气动侧向力，从而影响汽车操纵稳定性，遇到侧风严重时可能会造成翻车事故。

发明内容

本发明为解决侧风影响无人驾驶汽车操纵稳定性的问题，提出一种无人驾驶汽车抗侧风控制系统及控制方法，提高操纵稳定性，使无人驾驶汽车系统对侧风有良好的抗干扰能力。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开一种无人驾驶汽车抗侧风控制方法，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块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。

进一步地，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。

进一步地，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：