[發明專利]一種智能車橫縱向綜合軌跡跟蹤方法及控制系統

有效

• 申請號: 202010005289.1
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111142534B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 陳龍;鄒凱;蔡英鳳;孫曉強;何友國;袁朝春;江浩斌;徐興;唐斌
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種智能車橫縱向綜合軌跡跟蹤方法及控制系統，包括如下步驟：建立縱向、橫向和橫擺三個方向的車輛動力學模型，根據車輛動力學模型得到預測軌跡；根據參考軌跡和預測軌跡的差值，確定目標函數和約束條件，求解得出最優前輪轉角和車輪最優滑移率，通過神經網絡建立車輪動態右逆模型；所述車輪動態右逆模型根據傳感器檢測的輪心縱向速度和車輪轉速和車輪最優滑移率，輸出車輪轉矩；將最優前輪轉角和車輪轉矩輸入被控車輛，通過被控車輛狀態量的反饋得出新的預測軌跡實現閉環控制。本發明將橫向控制與縱向控制通過輪胎轉角和滑移率結合起來，擺脫了通過解耦法分別控制帶來的跟蹤偏差問題。

技術領域

本發明涉及智能汽車或者無人汽車領域，特別涉及一種智能車橫縱向綜合軌跡跟蹤方法及控制系統。

背景技術

現有的智能汽車軌跡跟蹤研究，一般是通過將汽車的橫向運動和縱向運動通過解耦的方式，分別獨立設計橫向控制器和縱向控制器，這種控制方法忽略了智能汽車的橫縱向耦合關系，比如在設計橫向控制器時，將縱向運動相關的變量作為常數，這明顯與實際不符，縱向速度的變化會引起橫向控制中的某些參數發生變化，從而導致跟蹤不精確。而橫縱向綜合控制比較常見的控制方法是在軌跡跟蹤的同時加入直接橫擺力矩控制(DYC)，通過將直接橫擺力矩分配到四個車輪，從而實現四輪獨立驅動，但是在分配的過程中，會存在輪胎力冗余的現象，導致輪胎力沒有得到充分利用。這些問題是軌跡跟蹤研究中急需解決的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種智能車橫縱向綜合軌跡跟蹤方法及控制系統，將橫向控制與縱向控制通過輪胎轉角和滑移率結合起來，擺脫了通過解耦法分別控制帶來的跟蹤偏差問題。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種智能車橫縱向綜合軌跡跟蹤方法，包括如下步驟：

建立縱向、橫向和橫擺三個方向的車輛動力學模型，根據車輛動力學模型得到預測軌跡；

根據參考軌跡和預測軌跡的差值，確定目標函數和約束條件，求解得出最優前輪轉角δ′_f和車輪最優滑移率s_i,des，i為車輪序號；

通過神經網絡建立車輪動態右逆模型；所述車輪動態右逆模型根據傳感器檢測的輪心縱向速度v_i和車輪轉速ω_i和車輪最優滑移率s_i,des，輸出車輪轉矩T_i；

將最優前輪轉角δ′_f和車輪轉矩T_i輸入被控車輛，通過被控車輛狀態量的反饋得出新的預測軌跡實現閉環控制。

進一步，建立縱向、橫向和橫擺三個方向的車輛動力學模型，根據車輛動力學模型得到預測軌跡，具體為：

所述車輛動力學模型的狀態量為

所述車輛動力學模型的控制變量為u＝(δ_f,s_i)^T；

所述車輛動力學模型的輸出變量為

將所述車輛動力學模型離散化得系統狀態空間表達式：

其中：δ_f為前輪轉角；s_i為車輪滑移率；v_x為車輛縱向速度；v_y為車輛橫向速度；X為車輛縱向位置；Y為車輛橫向位置；是車輛航向角；為車輛橫擺角速度；x_t為t時刻的狀態量；x_t-1為t-1時刻的狀態量；u_t為t時刻的控制變量，y_t為t時刻的輸出變量。

進一步，所述目標函數具體為：