[发明专利]一种智能网联车队纵横向耦合控制方法

说明书

本申请公开了一种智能网联车队纵横向耦合控制方法，该方法适用于智能网联车队中的成员车，该方法包括：步骤1，构建成员车的纵横向耦合动力学模型，并根据纵横向耦合动力学模型，定义虚拟控制量；步骤2，根据成员车的自车状态信息和前后车信息，以及队列纵横向运动学关系，构建成员车的行车误差模型；步骤3，根据成员车的自车状态信息以及前后车信息，结合纵横向耦合动力学模型、行车误差模型，计算成员车的控制参量组；步骤4，根据控制参量组和定义的虚拟控制量，计算轮胎转向角和车辆纵向控制力。通过本申请中的技术方案，保证车辆对设计车辆状态等式约束的可靠跟随，间接实现队列纵横向的控制目标，实现更精确的队列纵横向控制。

技术领域

本申请涉及自动驾驶的技术领域，具体而言，涉及一种智能网联车队纵横向耦合控制方法。

背景技术

智能网联车辆编队行驶能大幅提高系统燃油经济性以及驾驶安全性，其中，可靠的纵横向自动控制是车队安全运行的基础，得到了产业界和学术界的广泛研究。

目前的主流方案是将车队的纵向控制和横向控制解耦，分别设计纵向协同控制器和横向路径跟踪(或车道保持)控制器。前者纵向协同控制器实现车队中车间距的调整，保证车间距误差的稳定性以及车间距误差在传播到车队尾部过程中不被放大(队列稳定性)；后者横向控制器实现车辆对给定路径的可靠跟随。

然而，车辆纵向、横向动力学之间是相互影响的，即横向转向操作会影响队列纵向加速度，纵向加减速操作也会影响横向加速度和横摆角加速度。这种相互影响在低附路面或者车辆急加减速工况更为明显。

因此，现有技术中的纵横向解耦控制的方案，无法将车辆纵横向动力学耦合关系纳入考虑，特别是在一些弯曲的车道上，这种解耦控制方案势必会限制车队纵横向控制的精度的提升，甚至会带来系统抖振现象。

发明内容

本申请的目的在于：根据运动学关系，将队列纵横向控制的目标建模为对车辆状态的等式约束，再通过设计约束跟踪控制器，保证车辆对设计等式约束的可靠跟随，间接实现队列纵横向的控制目标，实现更精确的队列纵横向控制。

本申请的技术方案是：提供了一种智能网联车队纵横向耦合控制方法，方法适用于智能网联车队中的成员车，方法包括：步骤1，构建成员车的纵横向耦合动力学模型，并根据纵横向耦合动力学模型，定义虚拟控制量；步骤2，根据成员车的自车状态信息和前后车信息，以及队列纵横向运动学关系，构建成员车的行车误差模型，行车误差模型至少包括纵向行车误差模型和横向行车误差模型；步骤3，根据成员车的自车状态信息以及前后车信息，结合纵横向耦合动力学模型、行车误差模型，计算成员车的控制参量组；步骤4，根据控制参量组和定义的虚拟控制量，计算轮胎转向角δ_f，i和车辆纵向控制力F_x，i。

上述任一项技术方案中，进一步地，队列纵横向运动学关系至少包括队列纵向运动学关系和车辆横向运动学关系步骤2，具体包括：步骤21，根据成员车的自车状态信息和前后车信息，以及队列纵向运动学关系，构建纵向行车误差模型，纵向行车误差模型至少包括车间距误差及车间距误差的导数；步骤22，根据成员车的自车状态信息和期望路径信息，以及车辆横向运动学关系，构建横向行车误差模型。

上述任一项技术方案中，进一步地，控制参量组至少包括第一参量组、第二参量组，步骤3，具体包括：

步骤31，将纵横向耦合动力学模型转换为二阶线性模型，其中，二阶线性模型的计算公式为：