[發明專利]無人車放寬靜穩定動力學控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010059842.X
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111169293B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 倪俊;姜旭;李遠哲;袁昊;吳家楓
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20;B62D7/15
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣

本發明提供一種無人車放寬靜穩定動力學控制方法及系統，能夠放寬無人車橫向動力學系統的布局條件，減小傳統車輛布局理論對無人車總體布局靈活性的限制，提高無人車底盤總體布局的靈活性和設計空間。具體為：通過預設的目標極點位置以及當前的車輛狀態參數，計算實現預設目標極點位置所需的目標主動橫擺力矩；然后將計算的目標主動橫擺力矩將分配到無人車的各獨立驅動車輪上，使無人車獲得與預設目標極點位置對應的車輛動力學性能。采用該控制系統能夠放寬無人車總體布局的穩定性限制條件，允許無人車橫向動力學系統的布局為靜不穩定系統，突破傳統的靜穩定布局理論約束，尤其適用于采用全線控底盤設計方案后導致橫向動力學系統靜不穩定的無人車。

技術領域

本發明涉及一種無人車動力學控制方法及系統，具體涉及一種無人車放寬靜穩定動力學控制方法及系統，屬于無人車與自動駕駛車輛技術領域。

背景技術

自動駕駛車輛是未來汽車產業的重要發展方向，也是人工智能技術落地的重要領域之一。無人車是指具有自主行為能力并完全省略人類駕駛機構的車輛，具有智能化、線控化、機器人化、多功能化的特點。無人車的使用目的為替代人類執行作業任務，包括但不限于打擊、作戰、巡邏、偵察、物流、運輸、擺渡、配送、清掃等民用或軍用任務，在民用或軍用領域具有非常廣闊的應用前景，是未來智能交通與智慧城市建設的重要組成部分，更是我國新一代陸軍裝備發展的重要依托。因此，無人車理論與技術的研究對我國國民經濟發展與國防安全建設具有重要戰略意義。

與傳統車輛相比，無人車的總體構型、布局形式、控制系統、執行機構等都完全不同。由于特殊的使用功能，無人車完全省略人類操作機構，其底盤必須采用全線控架構，即轉向系統、驅動系統及制動系統完全由電子控制系統控制，實現完全的線控轉向、線控驅動及線控制動。這樣全新的總體布局形式對無人車總體設計、動力學與控制等理論與技術提出了巨大的挑戰。

當采用全線控技術架構后，無人車的總體布局與傳統汽車相比發生巨大變化，由于特殊的總體布局形式，會影響無人車橫向動力學系統的靜穩定性，使得無人車往往會出現橫向動力學系統靜不穩定(過度轉向)現象，使得無人車在極端駕駛等工況下容易喪失操縱穩定性，嚴重影響到無人車的綜合性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種無人車放寬靜穩定動力學控制方法，采用該動力學控制方法能夠放寬無人車橫向動力學系統的布局條件，減小傳統車輛布局理論對無人車總體布局靈活性的限制，大幅提高了無人車底盤總體布局的靈活性和設計空間。

所述的無人車放寬靜穩定動力學控制方法具體為：通過預設的目標極點位置以及當前的車輛狀態參數，計算實現預設目標極點位置所需的目標主動橫擺力矩；

然后將所計算的目標主動橫擺力矩分配到所述無人車的各獨立驅動車輪上，使所述無人車獲得與預設目標極點位置對應的車輛動力學性能。

采用下述方法進行目標主動橫擺力矩的計算：

令無人車的主動橫擺力矩的控制律為：

u(t)＝Kx(t)(1)

式中：x(t)為無人車的橫向動力學狀態參數；u(t)為橫擺力矩輸入；K為控制律中的反饋矩陣；

建立所述無人車包含參數不確定性的二自由度動力學模型：

式中：w(t)為前后輪轉向輪轉角輸入；A₀、B₂₀、B₁₀是無人車的狀態參數矩陣，由無人車的動力學狀態參數決定；ΔA、ΔB₂、ΔB₁是無人車橫向動力學系統的不確定矩陣，用來表征參數不確定性；

采用圓域線性矩陣不等式區域描述所述無人車橫向動力學系統的目標極點區域；