[發(fā)明專利]一種智能電動汽車自動換道分層控制系統及方法

有效

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• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107298103B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設計）人: 郭景華;黃天驍;王進;王攀
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;B60W40/105;B60W50/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種智能電動汽車自動換道分層控制系統及方法，分層控制系統設有換道軌跡規(guī)劃和換道軌跡跟蹤，換道軌跡規(guī)劃通過多項式擬合的方法實現智能電動汽車換道軌跡的動態(tài)規(guī)劃，換道軌跡跟蹤包括上層控制器和下層控制器。通過車載數據采集器獲得車輛位姿及路況信息，根據車輛的位姿和前方車輛的位姿等信息進行換道軌跡的規(guī)劃；換道軌跡跟蹤，估計智能電動汽車實際位姿與換道期望軌跡所需期望姿態(tài)的偏差，建立智能電動汽車自動換道的偏差運動學模型，基于估計偏差和智能電動汽車實際位姿，設計基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論的上層控制器，求出車輛期望速度v_c與期望前輪轉向角δ_c，構建自適應模糊PID控制器，求出跟蹤期望速度所需的電機轉矩T。

技術領域

本發(fā)明涉及汽車智能安全，尤其是涉及一種智能電動汽車自動換道分層控制系統及方法。

背景技術

智能電動汽車致力于提高汽車行駛安全、節(jié)能、舒適和環(huán)保綜合性能，被認為是解決環(huán)境污染、能源消耗和交通安全等問題的有效手段，是集成人工智能、無線通信、機械電子等多項先進技術的綜合載體。自動換道是智能電動汽車安全行駛的典型運用之一，根據周圍汽車自身速度、汽車與周圍汽車之間的距離等環(huán)境信息，通過設定的控制邏輯實現汽車的自動換道動作，從而綜合提高汽車安全性、舒適性等行駛性能。

智能電動汽車為具有參數不確定性、時變及非線性的典型非完整型系統。文獻1(吳杭哲.基于最小安全距離的車輛換道控制研究[D].哈爾濱工業(yè)大學,2015.)提出了一種基于梯形橫擺角加速度模型的軌跡規(guī)劃方法，綜合最小安全距離模型和縱橫向耦合車輛動力模型設計軌跡跟蹤控制器。文獻2(Fei Yan,Mark Eilers.Development of a LaneChange Assistance System Adapting to Driver's Uncertainty During Decision-Making,Proceedings of the Conference on Automotive User Interfaces andInteractive Vehicular Applications,2016,Ann Arbor,USA)提出了基于駕駛員意圖的自動換道輔助方法。該方法計算量比較大，難以滿足自動換道控制系統實時性的要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種智能電動汽車自動換道分層控制系統及方法。

所述智能電動汽車自動換道分層控制系統設有換道軌跡規(guī)劃和換道軌跡跟蹤，所述換道軌跡規(guī)劃通過多項式擬合的方法實現智能電動汽車換道軌跡的動態(tài)規(guī)劃，所述換道軌跡跟蹤包括上層控制器和下層控制器，所述上層控制器采用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，并通過傳感器測得的位姿信息計算得到期望車速和前輪轉向角；所述下層控制器采用自適應模糊PID的方法控制輸出電機轉矩，分配到各輪的車輪轉速，實現對智能電動汽車對期望速度的跟蹤，從而實現智能電動汽車自動換道軌跡跟蹤。

所述智能電動汽車自動換道分層控制方法包括以下步驟：

1)換道軌跡規(guī)劃，通過車載數據采集器獲得車輛位姿及路況信息，根據車輛的位姿和前方車輛的位姿等信息進行換道軌跡的規(guī)劃；

在步驟1)中，所述換道軌跡規(guī)劃的具體步驟可為：

(1)建立智能電動汽車換道規(guī)劃軌的多項式函數f(x,y,t)，將其分解成x，y兩個方向上的五次多項式如式(1)：

其中，a₀,a₁,a₂,a₃,a₄,a₅和b₀,b₁,b₂,b₃,b₄,b₅表示擬合系數；