[發明專利]一種基于狼群算法的汽車主動安全協同控制系統及方法

在審

• 申請號: 201810459053.8
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108422997A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 趙又群;葛召浩;張桂玉;閆茜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60W30/08
• 分類號: B60W30/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明公開了一種基于狼群算法的汽車主動安全協同控制系統及方法，包括傳感器系統、上層控制器、下層控制器、底盤執行系統。首先由傳感器系統監測駕駛員操縱信號、行車狀態信號，上層控制器根據駕駛員期望運動與實際運動的差值由狼群算法計算出上層控制對象(車速、質心側偏角、側向加速度、橫擺角速度)的最優解，并將其輸出到下層控制器，下層控制器采用神經網絡算法，以上層控制對象的最優解為控制目標，計算出下層控制對象(前輪轉角、各輪制動壓力)的最優解，發送到底盤執行系統，從而調整汽車的行駛狀態，實現緊急工況下的汽車主動安全協同控制。本發明將人—車作為閉環系統進行優化，能夠實現整車全局的最優控制。

技術領域

本發明涉及汽車主動安全技術領域，特別是涉及一種基于狼群算法的汽車主動安全協同控制系統及方法。

背景技術

隨著時代進步，人們對汽車安全性能的期待越來越高，主動安全控制系統逐漸成為各類車型的標配。主動安全系統由多個子系統組成，各系統需要密切配合以實現控制意圖，因此對主動安全系統的協同控制已成為領域研究熱點。然而，目前大多數的研究只考慮了汽車本身的失穩問題，而忽略了駕駛員的操縱對汽車行駛狀態的影響，這就造成控制精度的降低；同時，因為目前廣泛使用的優化算法收斂性較差，多數的優化方案僅考慮了一個控制目標，優化結果只實現了局部優化，未能實現整車全局的最優控制。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種基于狼群算法的汽車主動安全協同控制系統及方法，能夠實現整車全局的最優控制。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于狼群算法的汽車主動安全協同控制系統，包括依次連接的傳感器系統、上層控制器、下層控制器、底盤執行系統；

所述傳感器系統包括用于采集駕駛員動作信號的駕駛員感知模塊、用于記錄汽車當前行駛狀況的車輛感知模塊；所述駕駛員感知模塊和車輛感知模塊分別向上層控制器傳遞傳感器信號；

所述上層控制器包括信號識別模塊、決策模塊、優化模塊；所述信號識別模塊接收傳感器信號，預處理后發送給決策模塊；所述決策模塊根據傳感器信號預測駕駛員預期運動參數，并發送給優化模塊，所述優化模塊以預期運動參數跟實際運動參數之間的差距最小為控制目標，以實際運動參數為上層控制對象，利用狼群算法進行優化計算，并將上層控制對象的最優解發送給下層控制器；

所述下層控制器以上層控制對象的最優解為控制目標，以前輪轉角、車輪的制動液壓為下層控制對象進行優化計算，計算出下層控制對象的最優解，并輸出控制信號到底盤執行系統；

所述底盤執行系統用于接收下層控制器輸出的控制信號，控制轉向執行電機轉動以及調節車輪制動液壓。

進一步的，所述運動參數包括車速、質心側偏角、側向加速度、橫擺角速度。

進一步的，所述駕駛員感知模塊包括轉向盤角傳感器、制動踏板位移傳感器，用于采集駕駛員動作信號；所述車輛感知模塊包括車輪傳感器、側滑傳感器、陀螺儀傳感器，用于記錄汽車當前行駛狀況。

一種基于狼群算法的汽車主動安全協同控制方法，包括如下步驟：

步驟1：傳感器系統采集駕駛員動作信號和汽車當前行駛狀況，并將其傳遞到上層控制器；

步驟2：上層控制器接收傳感器信號后，由信號識別模塊預處理傳感器信號，并傳遞給決策模塊，決策模塊根據傳感器信號預測駕駛員預期運動參數，并發送給優化模塊，優化模塊以預期運動參數跟實際運動參數之間的差距最小為控制目標，以實際運動參數為上層控制對象，利用狼群算法進行優化計算，并將上層控制對象的最優解發送給下層控制器；

步驟3：下層控制器以上層控制對象的最優解為控制目標，以前輪轉角、車輪的制動液壓為下層控制對象進行優化計算，并輸出控制信號到底盤執行系統；