[發明專利]一種無人駕駛方程式賽車轉向與制動協調控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010024663.2
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111152776B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 汪洪波;胡承磊;高含;蔡云慶
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B60W10/20
• 分類號: B60W10/20;B60W10/18;B60W40/06;B60W40/10;B60W50/00;B60T7/12;B60T13/74;B62D6/00;B62D137/00
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明公開了一種無人駕駛方程式賽車轉向與制動協調控制方法及系統。該控制系統包括可拓熵權聯合控制器、基于增量式PID的轉向控制系統以及基于自適應模糊神經網絡的制動控制系統。該控制方法包括理想軌跡的規劃和理想參數的獲取、可拓熵權聯合控制器的控制方法、基于增量式PID的轉向控制系統的控制方法以及基于自適應模糊神經網絡的制動控制系統的控制方法。本發明針對無人駕駛方程式賽車的轉向與制動協調控制系統，通過可拓熵權聯合控制器對轉向與制動進行聯合控制，大大降低轉向控制系統和制動系統之間由于存在耦合關系造成的干擾，減少賽車因速度過快或轉向實時性不足帶來的偏離賽道的風險，提高賽車的整體性能，降低控制成本。

技術領域

本發明涉及無人駕駛領域，尤其涉及一種無人駕駛方程式賽車轉向與制動協調控制方法及系統。

背景技術

中國大學生無人駕駛方程式大賽是由中國汽車工程學會主辦，由各高校汽車相關專業的在校大學生組隊參加的汽車設計與制造類比賽。隨著大賽的發展，賽車在特定賽道中的行駛速度越來越快。

現階段的國內無人駕駛方程式賽車過彎時多采用單獨的轉向或制動控制，從而達到彎角處大幅減速順利過彎，或直接采用慢速恒速控制，以保證賽車過彎時不偏離賽道，但這兩種方法都將大大增加單圈時長。類似于普通家用轎車，賽車過彎時，轉向和制動系統存在一定的耦合關系，且非線性性較強，如在過彎時單獨采用轉向或制動控制，賽車的橫向穩定性有待于提高，可能導致賽車撞倒樁桶或偏離賽道。

發明內容

為減少賽車因速度過快或轉向實時性不足帶來的偏離賽道的風險，同時解決基于轉向及制動的無人駕駛方程式賽車橫向穩定性控制問題，克服車輛轉向、制動動力學的耦合作用，提高賽車的整體性能，降低控制成本，本發明提供一種無人駕駛方程式賽車轉向與制動協調控制方法及系統。

本發明采用以下技術方案實現：一種無人駕駛方程式賽車轉向與制動協調控制方法，所述無人駕駛方程式賽車轉向與制動協調控制方法步驟如下：

通過環境感知系統感知周邊賽道并規劃出所述賽車理想行駛軌跡，并基于軌跡跟蹤算法根據所述賽車前輪轉角δ_f及所述賽車縱向速度u計算出理想前輪轉角δ_f^*和理想的縱向速度u^*；

可拓熵權聯合控制器控制方法：

選取所述前輪轉角δ_f及所述縱向速度u作為特征量，確定每個特征量在所述賽車行駛時的節域P、特征量的穩定域J、可拓域E并定義D(δ_f,u)為某一時刻所述賽車的特征狀態，所述前輪轉角δ_f表征賽車的轉向控制特性，所述縱向速度u表征賽車的制動控制特性；

其中節域P為

特征量的穩定域J為

可拓域E為

其中，δ_f1為所述賽車的最大前輪轉角，δ_f2為保證所述賽車正常行駛的最大前輪轉角，u₁為所述賽車的最大縱向速度，u₂為保證所述賽車正常行駛的最大縱向速度；

根據特征量計算實時信息熵，并通過所述信息熵計算出各所述特征量的權值W(δ_f,u)；

依據所述征量的特穩定域計算出所述特征量與所述穩定域之間的關聯度K(D)確定轉角控制輸出和制動控制輸出；

當K(D)≥0時，所述賽車特征狀態處于穩定域內，所述縱向速度較小，無需采用制動動作即可順利過彎，轉角控制輸出為