[發明專利]一種四輪轉向運載工具的車道保持方法和系統

在審

• 申請號: 201711450348.0
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108177652A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 綦科
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B60W30/12
• 分類號: B60W30/12;B60W40/112;B62D15/02
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 江錦利

本發明公開的一種四輪轉向運載工具的車道保持方法及系統，其中，方法包括：設計車道保持控制參數、車道控制保持數學模型、車道保持控制目標；實施車道控制保持數學模型，求解車道保持控制目標和確定車道保持控制參數的值；向扭矩控制器提供車道保持控制參數的值；根據車道保持控制參數的值進行扭矩計算并分配前后輪扭矩校正值；根據前后輪扭矩校正值控制前后輪轉向設備，最終控制車輛實施車道保持。本發明能夠根據車道保持控制要求分配前后輪扭矩，通過前輪轉向控制和后輪轉向控制的結合，分別控制前輪和后輪的轉向設備，從而有效提高四輪轉向運載工具的車道保持性能。

技術領域

本發明屬于運載工具智能控制領域，具體涉及一種四輪轉向運載工具的車道保持方法。

背景技術

車道保持系統(LKAS)是運載工具的智能駕駛功能中一個重要的組成部分，其主要作用在于防止車輛的車道偏離。為了防止由車道偏離引發的事故并輔助運載工具智能轉向，LKAS系統在運載工具將要發生車道偏離時向轉向裝置施加扭矩，控制運載工具保持在車道內行駛。

四輪轉向運載工具的前輪和后輪都具有一定的轉向功能，有效提高了運載工具在整個車速范圍內對轉向輸入的響應速度，改善在低速下的操縱輕便性，以及減小汽車轉彎半徑，改善機動性，因此，四輪轉向運載工具的應用范圍日益廣泛。

然而，現有的LKAS系統大多針對前輪轉向運載工具，僅通過調整前輪轉向扭矩或轉向角度實施車道保持。由于該類型運載工具的后輪不能轉向，現有的LKAS系統無法對后輪實施車道保持控制，因此并不適用于四輪轉向運載工具。

因此，現有技術需要進一步發展及改進。

發明內容

針對現有LKAS系統不適用于四輪轉向運載工具的問題，本發明公開了一種四輪轉向運載工具的車道保持方法，能夠根據車道保持控制要求分配前后輪扭矩，同時控制四輪轉向運載工具的前輪和后輪轉向，有效提高四輪轉向運載工具的車道保持能力；同時，本發明相應公開一種四輪轉向運載工具的車道保持系統。

本發明公開的一種四輪轉向運載工具的車道保持方法，應用于執行智能駕駛模式的具有四輪轉向的運載工具中，所述運載工具具有LKAS控制器、扭矩控制器、前輪轉向控制器、后輪轉向控制器、前輪轉向設備以及后輪轉向設備，包括以下步驟：

在LKAS控制器設計車道保持控制參數及相應的車道控制保持數學模型，以及設計車道保持控制目標作為所述車道保持控制參數的標準；

LKAS控制器實施所述車道控制保持數學模型，求解車道保持控制目標和確定車道保持控制參數的值；

LKAS控制器向扭矩控制器提供車道保持控制參數的值；

扭矩控制器根據車道保持控制參數的值進行扭矩計算并分配前后輪扭矩校正值；

前輪轉向控制器根據前輪扭矩校正值控制前輪轉向設備，后輪轉向控制器根據后輪扭矩校正值控制后輪轉向設備；

前輪轉向設備和后輪轉向設備共同控制車輛實施車道保持。

進一步的，設計車道保持數學模型包括生成四維模型，所述四維模型包括四個維度的單航跡自行車模型，該四維模型由狀態矢量給出：

A,B,D為系數矩陣，x為四維狀態矢量，由下式給出：

ψ為運載工具的橫擺角，y為車道跟蹤側向位移；

方程(1)中的u為車道保持控制參數，且u＝[δ_f,δ_r]，δ_f為運載工具的前輪轉角，δ_r為運載工具的后輪轉角。