[發(fā)明專利]一種人機(jī)協(xié)同的共享轉(zhuǎn)向控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710544311.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN107323457B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭洪艷;宋林桓;申忱;陳虹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B60W40/00
• 分類號(hào): B60W40/00;B60W10/20;B60W50/00
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

1.一種人機(jī)協(xié)同的共享轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、建立簡(jiǎn)化的車輛系統(tǒng)模型：

式中，

x＝[y_o ψ β r]^T,u＝δ_f.

其中，x為系統(tǒng)的狀態(tài)向量；u為系統(tǒng)控制量；A為系統(tǒng)矩陣；B為輸入矩陣；y_o為車輛質(zhì)心o的側(cè)向位置，單位：m；ψ為車輛航向角，單位：rad；v為車輛質(zhì)心處的縱向速度，單位：m/s；β為車輛的質(zhì)心側(cè)偏角，單位：rad；r為車輛的橫擺角速度，單位：rad/s；C_f為車輛前輪輪胎的側(cè)偏剛度，單位：N/rad；C_r為車輛后輪輪胎的側(cè)偏剛度，單位：N/rad；m為車輛的質(zhì)量，單位：kg；I_z為車輛繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位：kg·m²；a為車輛質(zhì)心o到車輛前軸的距離，單位：m；b為車輛質(zhì)心o到車輛后軸的距離，單位：m；δ_f為車輛的前輪轉(zhuǎn)角，單位：rad；

步驟二、避障安全約束的確定：

考慮車輛形狀來確定避障安全約束：

其中，f_l(x)為通過感知系統(tǒng)掃描后處理得到的前方可行道路區(qū)域的左邊界；f_r(x)為通過感知系統(tǒng)掃描后處理得到的前方可行道路區(qū)域的右邊界；w為車輛寬度，單位：m；l_f為車輛質(zhì)心o到車輛前端點(diǎn)F的距離，單位：m；l_r為車輛質(zhì)心o到車輛后端點(diǎn)R的距離，單位：m；ψ為車輛航向角，單位：rad；

步驟三、采用約束模型預(yù)測(cè)方法進(jìn)行共享轉(zhuǎn)向控制器設(shè)計(jì)，整理為；

滿足：x(k+i+1)＝A_cx(k+i)+B_cu(k+i)

式中：

C_ψ＝[0 1 0 0]；

其中，J為優(yōu)化函數(shù)的目標(biāo)函數(shù)；δ_h為駕駛員期望的前輪轉(zhuǎn)角，單位：rad；l_f為車輛質(zhì)心o到車輛前端點(diǎn)F的距離，單位：m；l_r為車輛質(zhì)心o到車輛后端點(diǎn)R的距離，單位：m；u(k+i)為k+i時(shí)刻的系統(tǒng)控制量，即為車輛的前輪轉(zhuǎn)向角，單位：rad；x(k+i)為k+i時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)向量；y(k+i)為k+i時(shí)刻的系統(tǒng)輸出量；P為預(yù)測(cè)時(shí)域，N為控制時(shí)域；Γ_d為相對(duì)權(quán)重系數(shù)；f_l(k+i)為前方可行道路區(qū)域左邊界線f_l(x)在時(shí)刻k+i的采樣值，單位：m；f_r(k+i)則為前方可行道路區(qū)域右邊界線f_r(x)在時(shí)刻k+i的采樣值，單位：m；T_s為采樣時(shí)間，單位s；x為系統(tǒng)的狀態(tài)向量；A為系統(tǒng)矩陣；B為輸入矩陣；

步驟四、選取控制量并完成控制：

選取控制率u為：

u＝U^*(1)

其中，U^*為優(yōu)化得到的最優(yōu)控制序列；即選取所述步驟三得到的最優(yōu)控制序列的第一個(gè)量作為控制量作用到被控車輛上；到下一時(shí)刻，通過所述步驟三建立的共享轉(zhuǎn)向控制器根據(jù)當(dāng)前車輛狀態(tài)重新計(jì)算一個(gè)最優(yōu)控制量；以此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)優(yōu)化控制。