[發明專利]智能駕駛汽車的三維可拓預瞄切換的車道保持控制方法

有效

• 申請號: 201810927573.7
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109131325B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 蔡英鳳;臧勇;孫曉強;梁軍;陳龍;王海;袁朝春;唐斌
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60W30/12
• 分類號: B60W30/12
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

1.一種智能駕駛汽車的三維可拓預瞄切換的車道保持控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)設置上下兩層控制器，上層控制器采用可拓控制器，下層控制器按可拓集合劃分可拓域控制策略和經典域控制策略；

(2)車道線檢測：以車輛與道路中心線的橫向位置偏差y_L為X軸、航向偏差為Y軸和前方道路中心線曲率ρ為Z軸構建三維狀態空間，橫向位置偏差y_L、航向偏差和前方道路中心線曲率ρ組成三維可拓集合特征量根據可拓距原理確定點的三維關聯函數

(3)上層控制器中，根據三維關聯函數計算所得的關聯函數值K、預瞄點處橫向位置偏差、航向偏差和前方道路中心線曲率，將車輛-道路預瞄偏差模型所處的狀態劃分為三個區域，即經典域、可拓域和非域；

(4)下層控制器中，在經典域采用基于預瞄誤差的PID反饋控制器，在可拓域采用模型預測控制器MPC，在非域采用緊急制動控制器；

(5)根據車輛三自由度動力學模型和車輛-道路預瞄偏差模型來實現智能駕駛汽車的車輛保持控制；

步驟(3)中所述經典域的區間為：橫向位置偏差y_L[-0.1m，0.1m]、航向偏差和前方道路中心線曲率ρ[-0.01m^-1，0.01m^-1]；所述可拓域區間為：橫向位置偏差y_L[-2m，-0.1m)∪(0.1m，2m]、航向偏差和前方道路中心線曲率ρ[-0.12m^-1，-0.01m^-1)∪(0.01m^-1，0.12m^-1]；

所述點的三維關聯函數通過三維可拓集合中的可拓距得到，具體方法為：

其中，(AM₁M₂M₃BN₁N₂N₃)為三維可拓域界，(A₀M₀₁M₀₂M₀₃B₀N₀₁N₀₂N₀₃)為三維經典域界；點為實時車輛-道路系統狀態值；為點到可拓域的可拓距，為點到經典域的可拓距；

當關聯函數值K≥1時，下層控制器判斷在經典域中，并采用PID反饋控制器，當關聯函數值0≤K＜1時，下層控制器判斷在可拓域中，并采用模型預測控制器；當關聯函數值K＜0時，下層控制器判斷在非域中，并采用緊急制動控制器；步驟(5)中所述車輛三自由度模型為：

式中，m為車輛質量；x為縱向位移；為橫擺角；δ_f為前輪轉角；y為側向位移；I_z為Z軸轉動慣量；F_x為車輛所受總的縱向力；F_y為車輛所受總的橫向力；M_z為車輛所受總的橫擺力矩；F_cf，F_cr為車輛前后輪胎所受側向力，與輪胎的側偏剛度、側偏角有關；F_lf，F_lr為車輛前后輪胎所受縱向力，與輪胎的縱向剛度、滑移率有關；a為前軸到質心距離，b后軸到質心距離。