[发明专利]一种车辆路径跟踪控制方法

权利要求书

1.一种车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，包括：

S1，对已有的参考路径点进行插值，获得一条路径点更加密集的新参考路径；

S2，获得车辆状态信息；

S3，遍历S1获得的新参考路径上的所有路径点p_i(x_i，y_i)，找出最近路径点p₀；

S4，在S1获得的新参考路径上，以S3找到的最近路径点p₀为起点，根据S2获取的车辆状态信息中的车辆运动速度v(t)，向车辆行驶的前方搜索N个预瞄点；

S5，构建由式(2)至式(4)表示的预测模型和下式(5)所示的目标函数，根据S2获取的当前车辆状态信息和预测模型，预测车辆未来动态，在线求解满足所述目标函数和约束条件的优化问题，获取S4搜索得到的N个预瞄点中每一个预瞄点对应的期望前轮转向角，N个预瞄点中每一个预瞄点对应的期望前轮转向角构成式(20)所表示的最优控制序列；

式(5)中：

Q为权重系数；

Δδ(k+t|t)为在t时刻预测的k+1+t时刻的车辆前轮转向角与上一预测时刻k+t时刻的车辆前轮转向角之差；

e(k+t|t)为在t时刻预测到的k+t时刻的车辆后轴中心与在t时刻搜索的第k个预瞄点切线的距离，其表示为式(6)：

式(6)中：

x(k+t|t)为在t时刻预测到的k+t时刻的车辆后轴中心点的横坐标；

y(k+t|t)为在t时刻预测到的k+t时刻的车辆后轴中心点的纵坐标；

x_p(k)为S4中搜索得到的第k个预瞄点的横坐标；

y_p(k)为S4中搜索得到的第k个预瞄点的纵坐标；

θ_p(k)为S4中搜索得到的第k个预瞄点的航向角；

式(20)中，表示在t时刻预测到的k+t时刻的前轮转向角；

在每一个控制周期内求解如下式(13)所示的优化问题：

式(13)中：

minJ(k)是式(5)提供的目标函数的最小值；

x(k+1+t|t)为在t时刻预测到的k+1+t时刻的车辆后轴中心点的横坐标；

y(k+1+t|t)为在t时刻预测到的k+1+t时刻的车辆后轴中心点的纵坐标；

为在t时刻预测到的k+t时刻的车身航向角；

为在t时刻预测到的k+1+t时刻的车身航向角；

v(t)为S2获得的车辆速度；

Δt为每个预测步长的时间；

δ(k+t|t)为在t时刻预测的k+t时刻的前轮转向角；

δ(k+1+t|t)为在t时刻预测的k+t+1时刻的前轮转向角；

L为车辆的轴距；

k为第k个预测步；

Δ_max为相邻时刻内车辆的前轮转向角的最大变化量；

δ_max为车辆前轮最大转向角；

S6，使用控制车辆直到下一采样时刻到达，下一观测时刻t+1到达时，重复步骤S2至S5，利用S2提供的新的车辆状态刷新问题，如此循环直至到达路径终点。

2.如权利要求1所述的车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，S4中的“向车辆行驶的前方搜索N个预瞄点”具体包括如下方法：

以最近路径点p₀为起点，同时，以v(t)ΔT为搜索距离，沿新参考路径向车辆行驶的前方搜索N个路径点作为预瞄点(x_p(k)，y_p(k))，k＝1，2，…，N，ΔT为离散的时间步长，当搜索到达新参考路径终点时，停止搜索。

3.如权利要求1所述的车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，S4中的“向车辆行驶的前方搜索N个预瞄点”具体包括如下方法：

以最近路径点p₀为起点，同时，以v(t)ΔT为搜索距离，沿新参考路径向车辆行驶的前方搜索N个路径点作为预瞄点(x_p(k)，y_p(k))，k＝1，2，…，N，ΔT为离散的时间步长，当搜索到达设定的最大预测步数N时，停止搜索。