[发明专利]一种轮式无人平台的漂移控制方法

说明书

本发明公开一种轮式无人平台的漂移控制方法，能够提高车辆漂移状态的稳定控制性能，实现轮式平台的稳定漂移控制。本发明使用动力学模型计算先验漂移平衡态状态量，可以提高漂移时的稳定性，使用一阶动态和运动学方程计算出期望的状态变化率，使用基于优化方法的模型反演，可以快速、精确获取符合期望状态量变化速率的控制量；使用推力角公式将期望纵向力映射为期望驱动轮转速，可以提高漂移控制的精度，使算法可应用于油车和电车，可应用于前驱、后驱、四轮驱动等多种轮式平台。

技术领域

本发明涉及车辆的动力学控制和最优化控制领域，具体涉及一种轮式无人平台的漂移控制方法，用于提高不确定条件下的轮式车辆的行驶稳定性。

背景技术

随着无人驾驶车辆的快速发展，无人驾驶过程中的车辆安全受到越来越严峻的挑战。目前的无人车辆控制方法大部分针对于小侧滑角的常规行驶工况，当遭遇低附着度的冰雪路面、高速下的快速转向等极限工况，轮胎的饱和程度增加，难以维持车辆的稳定运行状态。漂移是一种让汽车以大角度侧滑行驶的极限运动，可以提高不确定条件下的车辆行驶性能。侧滑即车辆速度方向与车辆轴线朝向不一致，侧滑角为车辆速度与车身方向的教教。漂移为车辆行驶的不稳定状态，为在进入漂移后维持稳定，需要使用不同于常规工况下的车辆运动控制器。

目前已有的针对轮式平台的漂移控制算法，仍然存在着明显的不足，包括：

1.现阶段的漂移控制器，大多采用线性二次型方法，其做出的线性化近似难以反映大侧滑角时车辆的行驶模型。

2.当前轮式平台的驱动形式仍分为多种，如内燃机驱动、电动机驱动、四轮独立驱动等多种形式。大部分控制方法在输出为扭矩，但内燃机驱动的车辆难以实现精准的扭矩控制。

3.现阶段的漂移控制器，大多在未进入漂移状态时采用开环控制，其对车辆的状态控制并不全面。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明公开一种轮式无人平台的漂移控制方法，能够提高车辆漂移状态的稳定控制性能，实现轮式平台的稳定漂移控制。

本发明通过以下技术方案实现。

一种轮式无人平台的漂移控制方法，包括：

获取车辆参数和路面摩擦系数；根据所述车辆参数和路面摩擦系数采用动力学模型和轮胎模型计算漂移平衡状态时的滑移角度、前轮转角、航向角速度之间的关系，并选取一组滑移角度、航向角速度和车辆速度作为状态的期望稳定值；

根据车辆速度、滑移角度、航向角速度、轮胎转速计算得到纵向速度和横向速度；然后根据所述纵向速度的变化率和横摆角速度观测车辆的纵向加速度；最后根据所述车辆质量和纵向加速度，计算纵向的载荷转移，得到瞬时的前后轮垂向压力；

根据期望的侧滑角度、速度，和实时测量的侧滑角度和速度，获得误差值，然后通过一阶动态获得滑移角和速度的期望变化率；最后根据双闭环原理和运动学方程将所述期望变化率引入到滑移角的动态方程中，得到合成航向角速度，通过一阶动态计算，得到航向角速度的期望变化率；

根据所述航向角速度的期望变化使用枚举法实现动力学模型反演，使用最优控制方法设置代价函数得到最优控制量；将所述最优控制量直接作用在前轮转向执行机构。

本发明的有益效果：

本发明使用动力学模型计算先验漂移平衡态状态量，可以提高漂移时的稳定性，使用一阶动态和运动学方程计算出期望的状态变化率，使用基于优化方法的模型反演，可以快速、精确获取符合期望状态量变化速率的控制量；使用推力角公式将期望纵向力映射为期望驱动轮转速，可以提高漂移控制的精度，使算法可应用于油车和电车，可应用于前驱、后驱、四轮驱动等多种轮式平台。

附图说明

图1为本发明具体实施方式轮式无人平台的漂移控制方法流程图；