[发明专利]一种路径跟踪前馈控制方法和装置

权利要求书

1.一种路径跟踪前馈控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，获取车辆状态信息；

步骤2，根据所述车辆状态信息，利用下式(1)确定用于抵消稳态横向误差的前馈控制量：

其中，F_{yf_feedforword}表示前馈控制量，K₃表示预设比例系数，e_{s_yaw}表示稳态横摆角误差，c_r表示路径曲率，l_r表示质心距后轴的距离，m表示车辆的质量，v_x表示纵向车速，A_x表示纵向加速度，x_cop表示车辆撞击中心位置，L表示车辆的前后轴距，δ表示前轮转角；

其中，

其中，l_f为质心距前轴的距离，C_r为后轮轮胎侧偏刚度，k_r为表征轮胎非线性特性的系数；

步骤3，根据得到的所述前馈控制量实现车辆的横向控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述K₃为系统控制增益矩阵的第3列元素。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统控制增益矩阵为通过LQR(linearquadratic regulator，线性二次型调节器)系统得到的矩阵。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3包括：

将所述前馈控制量与反馈控制量相加，得到最终控制量，使用所述最终控制量实现车辆的横向控制。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，所述反馈控制量为车辆状态向量与预设比例系数的积。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述式(1)是基于下述设置得到的：

建立以为车辆状态向量，以前轮侧偏力F_yf为系统控制输入的状态方程：

其中：

式中，表示车辆状态向量的导数，C_r为后轮轮胎侧偏刚度，c_r为路径曲率，k_r为表征轮胎非线性特性的系数，e_cop为基于车辆撞击中心的横向误差，F_yf为前车轮的侧偏力，I_z为车辆绕z轴的转动惯量，s为参考路径，为航向偏差，L′＝l_r+x_cop，v_x为纵向车速，r为横摆角速度，l_f为质心距前轴的距离，l_r为质心距后轴的距离，x_cop为车辆撞击中心位置；

令

则得到在状态反馈下用于闭环横向控制系统的状态空间模型：

其中，K为系统控制增益矩阵，c_r为路径曲率。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3包括：

利用下式获取反馈控制量：

F_{yf_feedback}＝-Kx

将所述反馈控制量F_{yf_feedback}与所述前馈控制量F_{yf_feedforword}求和得到前轮侧偏力：

F_yf＝F_{yf_feedback}+F_{yf_feedforword}

利用所述前轮侧偏力实现车辆的横向控制。