[发明专利]一种基于模型预测控制算法的车辆主动避撞控制方法

权利要求书

1.一种基于模型预测控制算法的主动避撞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用车载摄像机、毫米波雷达、车载导航设备获取被控车辆信息、车辆定位信息以及障碍物信息，并采集车辆行驶道路信息获得全局路径路信息，作为车辆行驶的参考轨迹；

S2：获取车辆避撞轨迹规划所需的信息后，根据道路信息、障碍物信息，被控车辆信息得到被控车辆与障碍物之间的距离偏差，综合考虑车辆速度和避撞权重对避让障碍物的影响，建立避障功能函数；

S3：建立局部避撞轨迹规划器；局部避撞轨迹规划器将基于点质量模型建立的非线性车辆运动学模型作为模型预测控制算法的预测模型；

S4：结合避障功能函数，加入车辆软约束，设定目标函数，得到的车辆避撞过程的位置坐标，从而得到规划好的避撞轨迹；

S5：根据车辆当前状态信息，建立二自由度车辆动力学模型，通过泰勒公式线性化以及前向欧拉离散化，得到离散化的线性车辆动力学模型，作为下层跟踪控制器中模型预测控制算法的预测模型；

S6：结合车辆动力学约束条件，以前轮转角增量作为控制量，设计目标函数，采用模型预测控制算法，求解得到最优前轮转角控制量，输入给被控车辆，实现避撞轨迹跟踪控制；

S7：建立预测时域控制律，通过仿真测试，建立车辆速度与预测时域之间的函数关系，从而根据当前车辆速度实时更新预测时域值，传递给避撞轨迹规划器，联合下次轨迹跟踪控制器，实现车辆的主动转向避撞控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制算法的车辆主动避撞控制方法，其特征在于，所述S1中，被控车辆信息包括被控车辆当前状态运行信息；障碍物信息，包括障碍物的数量、大小、位置；所述车辆定位信息包括角度信息、加速度信息、速度信息以及位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制算法的车辆主动避撞控制方法，其特征在于，所述S2中，避障功能函数的建立：通过车载设备获取自车信息，通过毫米波雷达获取前方障碍物信息以及位置关系，通过车载传感器获取自车的速度信息由此建立避障功能函数。

4.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制算法的车辆主动避撞控制方法，其特征在于，所述S3中，利用车辆状态信息、车辆位置信息以及点质量模型，建立针对车辆当前时刻运行状态的车辆运动学状态方程，使用前向欧拉离散化得到离散的非线性车辆运动学状态方程。