[发明专利]一种车辆横向自适应控制方法有效

专利信息
申请号: 202110815026.1 申请日: 2021-07-19
公开(公告)号: CN113815602B 公开(公告)日: 2023-10-24
发明(设计)人: 张硕;吴雨洋;崔星;张承宁 申请(专利权)人: 北京理工大学
主分类号: B60W30/02 分类号: B60W30/02;G06F30/15;G06F30/20;G06F111/10
代理公司: 北京市诚辉律师事务所 11430 代理人: 杨帅峰;岳东升
地址: 100081 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 车辆 横向 自适应 控制 方法
【权利要求书】:

1.一种车辆横向自适应控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤一、测量获取目标车辆的前后悬长度、整车长度、整车质量、质心位置、轮胎参数、轴距以及轮距数据,并在侧向加速度ay≤0.4g下,利用魔术公式求得车辆前后轮的侧偏刚度Ccf与Ccr和前后轮纵向刚度Clf,Clr,其中下标f和r分别表示前后轮;

步骤二、利用步骤一所获取的车辆数据,针对目标车辆分别设置Purepursuit算法的前视距离和前视系数参数,以及LQR与MPC控制器算法相应的状态转移矩阵,使各算法在各自对应的车速范围内保持稳定;

步骤三、通过车速传感器获取每一控制周期内的车身坐标系下的纵向车速Vx,并记录相邻两次发生从一种算法转换到另一种算法的状态转移触发时间间隔delta_t,以这两个参数的以下阈值条件作为准则切换不同算法来执行横向控制:

若Vx≤10m/s,且delta_t>2s,则执行Purepursuit算法;

若10m/s<Vx<=16m/s,且delta_t>2s,则执行LQR算法;

若16m/s<Vx<=20m/s,且delta_t>2s,则执行LQR-MPC联合算法;

若20m/s<Vx,且delta_t>2s,则执行MPC算法。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:执行Purepursuit算法具体包括以下步骤:

首先根据测得的当前纵向车速与位姿,在行车轨迹上寻找距离当前位置最近的一点作为预瞄点,并确定当前位置至预瞄点之间的预瞄长度:

Lf=kVx+Lfc

式中,Lf、k、Vx、Lfc分别为预瞄距离、前视系数、纵向车速、前视距离;设预瞄点坐标为(x0,y0),当前位姿即位置坐标与姿态角为则该预瞄点与车辆当前行驶方向的夹角为:

输出满足相应约束的前轮偏转角δf

f|<δmax

其中,L为前后轴距,上标·与下标max表示相应参数的导数与最大值约束。

3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:执行LQR算法具体包括以下步骤:

针对目标车辆建立二自由度线性动力学的误差方程,在此方程中表示纵向车速:

式中,m、Iz、a、b分别为车辆的质量、横向转动惯量、前悬长度、后悬长度,Ccf、Ccr、Clf、Clr分别为前后车轮侧偏刚度和纵向刚度;定义R是此时的路面曲率半径;定义e1、e2如下:

e1:车辆当前位置到预瞄点的横向距离,左手为正,右手为负;

e2:车辆航向角和轨迹在预瞄点上的航向偏差;

执行以下控制律并输出前轮偏转角:

δf=-Kx+δff

其中,Q,S,N为下述优化问题的权重矩阵:

u表示控制量;

P为满足以下方程的解:

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