[发明专利]一种路径跟踪前馈控制方法和装置

说明书

本发明实施例公开了一种路径跟踪前馈控制方法和装置，该方法包括：步骤1，获取车辆状态信息；步骤2，根据所述车辆状态信息，确定用于抵消稳态横向误差的前馈控制量；步骤3，根据得到的所述前馈控制量实现车辆的横向控制。本发明实施例提供的方案中，利用基于打击中心建模的路径跟踪控制系统的稳态误差模型得到的稳态误差表达式，得到可以抵消稳态横向误差的前馈控制量，从而可以消除弯道工况下路径跟踪控制系统的稳态误差，提升路径跟踪精度。

技术领域

本发明涉及自动驾驶车辆横向控制技术领域，特别是关于一种路径跟踪前馈控制方法和装置。

背景技术

车辆横向控制问题作为无人驾驶车辆运动控制研究的核心技术，一直受到国内外学者的关注。它反映的是一种使无人驾驶车辆平稳、精确地沿着预定的期望轨迹行驶的能力。汽车的横向运动本身就是一个强非线性系统，又和纵向运动、轮胎、荷载存在着很强的耦合效应，现有的二自由度整车动力学模型与小角度侧偏轮胎模型虽然可以解决一些简单工况下的横向控制问题，但无法应对更为复杂的路面环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种路径跟踪前馈控制方法和装置，来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种路径跟踪前馈控制方法，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。

优选的，所述K₃为系统控制增益矩阵的第3列元素。

优选的，所述系统控制增益矩阵为通过LQR(linearquadraticregulator，线性二次型调节器)系统得到的矩阵。

优选的，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。

优选的，所述反馈控制量为车辆状态向量与预设比例系数的积。

优选的，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：