[發(fā)明專利]一種智能汽車在變附著系數(shù)重復(fù)性軌跡下的控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010397780.3
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111559389A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪偉;盛廣慶;楊鳳敏;羅金;姜蘇杰
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇理工學(xué)院
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W40/064;B60W30/02
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

1.一種智能汽車在變附著系數(shù)重復(fù)性軌跡下的控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

步驟1，通過環(huán)境感知模塊實(shí)時采集智能汽車的前方道路信息，并結(jié)合感知技術(shù)將交通道路信息中的路況突發(fā)事件進(jìn)行實(shí)時收集并傳遞至控制模塊供控制器預(yù)先調(diào)用；

步驟2，以三自由度車輛運(yùn)動模型為基礎(chǔ)，得到車輛平衡方程，通過車身狀態(tài)量和道路狀態(tài)量得到動力學(xué)模型，然后運(yùn)用變預(yù)測范圍模型以及預(yù)測控制方法進(jìn)行控制，將其轉(zhuǎn)換成狀態(tài)空間形式，得到狀態(tài)空間方程；同時，對于不同的路面附著系數(shù)計算對應(yīng)的權(quán)重和約束，建立性能指標(biāo)及系統(tǒng)約束；

步驟3，設(shè)置迭代學(xué)習(xí)控制器，在步驟2的動力學(xué)模型預(yù)測控制完成對應(yīng)的突發(fā)事件的反應(yīng)后，在給定已完成一圈誤差響應(yīng)的情況下，確定下一圈的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向輸入，通過迭代學(xué)習(xí)算法考慮由于車輛速度變化而引起的轉(zhuǎn)向動力學(xué)變化；

步驟4，設(shè)置穩(wěn)定性控制器，將穩(wěn)定性控制與動力學(xué)模型預(yù)測和迭代學(xué)習(xí)算法結(jié)合，并通過對橫縱向及穩(wěn)定性控制器的輸出量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，對車輛橫擺角速度進(jìn)行控制以提高車輛的穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能汽車在變附著系數(shù)重復(fù)性軌跡下的控制方法，其特征在于：所述路況突發(fā)事件包括但不限于惡劣天氣，路邊行人橫穿和前車驟停。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能汽車在變附著系數(shù)重復(fù)性軌跡下的控制方法，其特征在于：步驟2中，本發(fā)明采用三自由度車輛動力學(xué)模型，包括X軸方向的縱向運(yùn)動、Y軸方向的橫向運(yùn)動和圍繞Z軸的轉(zhuǎn)動方向的橫擺運(yùn)動，得到沿X軸、Y軸和繞Z軸的平衡方程：

式中，m為車輛質(zhì)量；X為縱向位移；φ為橫擺角；δ_f為前輪轉(zhuǎn)角；y為側(cè)向位移；I_z為Z軸轉(zhuǎn)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(xiàn)_cr為車輛前后輪胎所受側(cè)向力，與輪胎的側(cè)偏剛度、側(cè)偏角有關(guān)；F_lf，F(xiàn)_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(guān)；F_xf，F(xiàn)_xr為車輛前后輪胎在x方向所受力；F_yf，F(xiàn)_yr為車輛前后輪胎在y方向所受力；a為前軸到質(zhì)心距離，b后軸到質(zhì)心距離。

通過如下公式2至4的三個車身狀態(tài)量，公式5至7的三個道路狀態(tài)量聯(lián)合得到的動力學(xué)模型如下：

其中是汽車縱向路徑的導(dǎo)數(shù)，是汽車質(zhì)心到路徑距離的側(cè)向誤差導(dǎo)數(shù)，κ為道路曲率，Δψ是航向角誤差，V_x、V_y、β、r分別為汽車縱、橫向速度，質(zhì)心側(cè)偏角及橫擺角速度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能汽車在變附著系數(shù)重復(fù)性軌跡下的控制方法，其特征在于：建立動力學(xué)模型后運(yùn)用變預(yù)測范圍模型預(yù)測控制方法進(jìn)行控制；將公式2至7中所建立的動力學(xué)模型轉(zhuǎn)換成狀態(tài)空間形式并運(yùn)用一階歐拉法進(jìn)行模型的離散化得到如公式8至9所示的狀態(tài)空間方程：

e＝C_cx (9)

其中狀態(tài)量x由(V_x V_y rΔψ e)進(jìn)行矩陣拼接組成，綜合考慮橫縱向動力學(xué)特性，A_c為狀態(tài)矩陣、B_c為控制量矩陣，d為擾動量，C_c為輸出量矩陣；其中e是汽車質(zhì)心到行駛軌跡距離的側(cè)向誤差、u是控制量。