[发明专利]一种用于无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制方法

摘要

本发明公开了一种用于无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制方法，包括如下步骤：根据参考轨迹确定出车身当前的位置点；搜索出距离车辆当前位置点最近的匹配点，依据两点求曲率法得到最近匹配点处的道路曲率；根据车辆当前位置点与最近匹配点计算得到轨迹跟踪偏差，包括横向偏差和头指向误差；建立基于前轮反馈侧偏力的动力学模型，采用LQR控制算法得到最优反馈控制率；确定出前轮侧偏力，基于逆轮胎模型得到前轮侧偏角，进而得到方向盘转角控制量，下发到线控转向系统中实现轨迹跟踪控制。该方法提高了无人驾驶车辆轨迹跟踪控制的稳定性，并提高了轨迹跟踪精度，约束了轮胎侧偏角，避免了车辆在极限工况下轮胎力饱和而出现车辆失稳的可能。

主权项

1.一种用于无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，根据GPS/INS系统采集一条高精度地图信息作为参考轨迹，当车辆在这条参考轨迹上循迹运动时依据车辆传感器确定出车身当前的位置点；步骤二，车辆在循迹运动的过程中，根据步骤一中采集的参考轨迹搜索出距离车辆当前位置点最近的匹配点，选取距离最近匹配点一定距离的前向点，依据两点求曲率法得到最近匹配点处的道路曲率；步骤三，由步骤一中确定的车辆当前位置点与步骤二中确定的最近匹配点计算得到轨迹跟踪偏差，包括横向偏差和头指向误差；找到车辆打击中心COP，计算出打击中心处的轨迹跟踪偏差；根据车辆动力学模型和循迹状态变量以及道路曲率计算得到COP处横向偏差加速度与轮胎侧偏力和道路曲率的关系，并将横向偏差加速度取零计算得到前轮前馈侧偏力，用于消除横向偏差加速度和道路曲率的影响，提高车辆的侧倾稳定性；步骤四，建立基于前轮反馈侧偏力的动力学模型，采用LQR控制算法得到最优反馈控制率，并结合步骤三获得的循迹状态变量构建全状态的线性反馈控制器，由此得到的反馈控制量即为前轮反馈侧偏力，用于消除外部环境干扰和模型不准确性所产生的循迹误差；步骤五，根据步骤三得到的前轮前馈侧偏力和步骤四得到的前轮反馈侧偏力确定出前轮侧偏力，再基于逆轮胎模型得到前轮侧偏角，最后根据前轮转角输入得到轨迹跟踪控制的方向盘转角控制量，下发到线控转向系统中实现轨迹跟踪控制。