[發明專利]一種智能車輛橫向縱向綜合控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201910609561.4
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110281912B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 顧筠;林小寧;范駿;周海峰
• 申請（專利權）人: 江蘇開放大學（江蘇城市職業學院）
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W50/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 梁濤

本發明公開了一種智能車輛橫向縱向綜合控制系統及控制方法，所述系統包括決策模塊、控制模塊和執行模塊；所述決策模塊對車輛未來軌跡進行規劃，生成規劃軌跡、規劃位置、規劃速度、規劃加速度、約束條件和深度閾值；所述控制模塊，按所要跟蹤的軌跡計算各參量，通過重復修正作用于執行車輛的方向盤轉角和油門剎車變化保證車輛按規劃軌跡行駛；所述執行模塊向控制模塊反饋實際位置和實際速度。本發明可用于各種工況下行駛的車輛，以盡量小的計算代價保證車輛對規劃路徑的跟蹤精度和行駛的穩定性，大大降低了對車載處理器性能的要求。

技術領域

本發明屬于車輛動力學控制技術領域，具體涉及一種智能車輛橫向縱向綜合控制系統及控制方法。

背景技術

多年來，智能車輛的運動控制問題一直是眾多研究人員關注的課題，基于車輛數學模型的控制算法是一種廣泛應用的控制手段，然而智能車輛不僅有較強的非線性，而且還有不確定性，時變性等特點，這使得對車輛精確數學模型的獲取變得較為困難，即使獲取到了精確的數學模型能夠應用于控制算法的設計，也將會增加運算負擔，實時性難以保證；同時，又有不少研究人員提出把模型預測控制(Model Predictive Control，MPC)用于智能車運動控制，雖然擺脫了對于車輛精確數學模型的要求，然而MPC約束優化問題是在線求解的，涉及到很大的計算時間和計算資源，對于計算所需硬件有很高的性能要求，使得MPC難以實際應用于快速動態且計算資源有限的智能車輛控制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種智能車輛橫向縱向綜合控制系統及控制方法，用于各種工況下行駛的車輛以盡量小的計算代價保證車輛控制的精度和行駛的穩定性。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種智能車輛橫向縱向綜合控制系統及控制方法，包括決策模塊、控制模塊和執行模塊；

所述決策模塊，用于通過對車輛所處環境的感知，對未來軌跡進行規劃，生成并向控制模塊發送規劃軌跡、規劃位置、規劃速度、規劃加速度和約束條件；

所述控制模塊包括縱向控制器和橫向控制器；

所述縱向控制器，用于依據決策模塊發送的規劃位置、規劃速度、規劃加速度和執行模塊反饋的實際車速、實際位置，計算并向執行模塊發送增量式剎車或油門信號，實現車輛的縱向控制；

所述橫向控制器，用于依據決策模塊下發的規劃軌跡、約束條件、預設的深度閾值和執行模塊反饋的實際車速，計算并向執行模塊發送位置式方向盤轉角信號，實現車輛的橫向控制；

所述執行模塊，用于接收控制模塊發送的剎車或油門信號以及方向盤轉角信號，實際作用到被控車輛，并同時向控制模塊反饋實際車速和實際位置。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

上述的縱向控制器為串級PID電路，包括位置PID閉環控制器、速度PID閉環控制器和加速度開環控制器，分別位于串級PID電路的外環、中間環和內環；

所述位置PID閉環控制器的輸入為規劃位置和實際位置的位置偏差，輸出為速度補償量；

所述速度PID閉環控制器的輸入為以速度補償量和速度偏差輸出為加速度補償量；

所述加速度開環控制器，用于依據加速度補償量、規劃加速度和實際車速查詢變速箱標定邏輯表，從而得到增量式剎車或油門信號。

上述的橫向控制器包括前饋控制模塊和反饋控制模塊；

所述前饋控制模塊，用于依據橫向偏差和橫向偏差變化率進行前饋計算，輸出前饋控制量；

所述反饋控制模塊，用于依據車輛動力學模型、預設的深度閾值和決策模塊發送的參數進行收斂深度可控的MPC運算，計算出反饋控制量。