[发明专利]无人车放宽静稳定动力学控制方法及系统

说明书

本发明提供一种无人车放宽静稳定动力学控制方法及系统，能够放宽无人车横向动力学系统的布局条件，减小传统车辆布局理论对无人车总体布局灵活性的限制，提高无人车底盘总体布局的灵活性和设计空间。具体为：通过预设的目标极点位置以及当前的车辆状态参数，计算实现预设目标极点位置所需的目标主动横摆力矩；然后将计算的目标主动横摆力矩将分配到无人车的各独立驱动车轮上，使无人车获得与预设目标极点位置对应的车辆动力学性能。采用该控制系统能够放宽无人车总体布局的稳定性限制条件，允许无人车横向动力学系统的布局为静不稳定系统，突破传统的静稳定布局理论约束，尤其适用于采用全线控底盘设计方案后导致横向动力学系统静不稳定的无人车。

技术领域

本发明涉及一种无人车动力学控制方法及系统，具体涉及一种无人车放宽静稳定动力学控制方法及系统，属于无人车与自动驾驶车辆技术领域。

背景技术

自动驾驶车辆是未来汽车产业的重要发展方向，也是人工智能技术落地的重要领域之一。无人车是指具有自主行为能力并完全省略人类驾驶机构的车辆，具有智能化、线控化、机器人化、多功能化的特点。无人车的使用目的为替代人类执行作业任务，包括但不限于打击、作战、巡逻、侦察、物流、运输、摆渡、配送、清扫等民用或军用任务，在民用或军用领域具有非常广阔的应用前景，是未来智能交通与智慧城市建设的重要组成部分，更是我国新一代陆军装备发展的重要依托。因此，无人车理论与技术的研究对我国国民经济发展与国防安全建设具有重要战略意义。

与传统车辆相比，无人车的总体构型、布局形式、控制系统、执行机构等都完全不同。由于特殊的使用功能，无人车完全省略人类操作机构，其底盘必须采用全线控架构，即转向系统、驱动系统及制动系统完全由电子控制系统控制，实现完全的线控转向、线控驱动及线控制动。这样全新的总体布局形式对无人车总体设计、动力学与控制等理论与技术提出了巨大的挑战。

当采用全线控技术架构后，无人车的总体布局与传统汽车相比发生巨大变化，由于特殊的总体布局形式，会影响无人车横向动力学系统的静稳定性，使得无人车往往会出现横向动力学系统静不稳定(过度转向)现象，使得无人车在极端驾驶等工况下容易丧失操纵稳定性，严重影响到无人车的综合性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种无人车放宽静稳定动力学控制方法，采用该动力学控制方法能够放宽无人车横向动力学系统的布局条件，减小传统车辆布局理论对无人车总体布局灵活性的限制，大幅提高了无人车底盘总体布局的灵活性和设计空间。

所述的无人车放宽静稳定动力学控制方法具体为：通过预设的目标极点位置以及当前的车辆状态参数，计算实现预设目标极点位置所需的目标主动横摆力矩；

然后将所计算的目标主动横摆力矩分配到所述无人车的各独立驱动车轮上，使所述无人车获得与预设目标极点位置对应的车辆动力学性能。

采用下述方法进行目标主动横摆力矩的计算：

令无人车的主动横摆力矩的控制律为：

u(t)＝Kx(t)(1)

式中：x(t)为无人车的横向动力学状态参数；u(t)为横摆力矩输入；K为控制律中的反馈矩阵；

建立所述无人车包含参数不确定性的二自由度动力学模型：

式中：w(t)为前后轮转向轮转角输入；A₀、B₂₀、B₁₀是无人车的状态参数矩阵，由无人车的动力学状态参数决定；ΔA、ΔB₂、ΔB₁是无人车横向动力学系统的不确定矩阵，用来表征参数不确定性；

采用圆域线性矩阵不等式区域描述所述无人车横向动力学系统的目标极点区域；