[發明專利]一種路徑跟隨模型預測控制方法、系統、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202010565868.1
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111824146A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 付翔;孫錄哲;鐵鑫;楊鳳舉;劉道遠;吳森
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B60W30/14
• 分類號: B60W30/14;B60W30/18;B60W40/00;B60W40/10;B60W60/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 何文聰

1.一種路徑跟隨模型預測控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

構建車輛的狀態空間模型；

確定輪胎側偏角動態約束，根據所述輪胎側偏角動態約束和所述狀態空間模型，得到輪胎側偏角信息；

構建車輛的路徑跟隨模型，根據所述路徑跟隨模型、所述狀態空間模型和所述輪胎側偏角信息，得到車輛的前輪轉角信息；

根據所述前輪轉角信息，對車輛進行路徑跟隨控制。

2.根據權利要求1所述的一種路徑跟隨模型預測控制方法，其特征在于，所述構建車輛的狀態空間模型這一步驟，其包括：

確定車輛的動力學模型；

獲取車輛的第一信息，根據所述第一信息確定各個輪胎的輪胎側向力和輪胎縱向力；

根據所述動力學模型、所述輪胎側向力以及所述輪胎縱向力，構建車輛的狀態空間模型；

其中，所述第一信息包括路面附著系數、輪胎滑移率和輪胎垂直載荷。

3.根據權利要求1所述的一種路徑跟隨模型預測控制方法，其特征在于，所述狀態空間模型為：

其中，ξ(t)表示車輛的狀態向量，X表示車輛質心的橫坐標、Y表示車輛質心的縱坐標，表示車輛質心沿橫軸方向的速度，表示車輛沿縱軸方向的速度，表示車輛的航向角，γ表示車輛質心的橫擺角速度，u(t)表示車輛的控制向量，u＝[δ_f]，δ_f表示前輪轉角，η(t)表示系統輸出量，

4.根據權利要求1所述的一種路徑跟隨模型預測控制方法，其特征在于，所述輪胎側偏角動態約束為：

α_{min_ij}-ε≤α_ij≤α_{max_ij}+ε

其中，α_ij表示輪胎側偏角，α_{min_ij}表示輪胎側偏角的極小值，α_{max_ij}表示輪胎側偏角的極大值，ε表示松弛因子。

5.根據權利要求1所述的一種路徑跟隨模型預測控制方法，其特征在于：所述路徑跟隨模型包括第一目標函數和第一約束條件，所述第一約束條件包括系統控制量約束、系統控制增量約束、系統輸出量硬約束以及系統輸出量軟約束。

6.根據權利要求5所述的一種路徑跟隨模型預測控制方法，其特征在于，所述第一目標函數為：

其中，J表示所述第一目標函數，ξ(t)表示車輛的狀態向量，u(t)表示車輛的控制向量，Δu(t)表示當前采樣時刻控制向量的變量，ε表示松弛因子，η(t)表示系統輸出量，H_P表示預測時域，H_c表示控制時域，ρ表示模型系數。

7.根據權利要求1所述的一種路徑跟隨模型預測控制方法，其特征在于，所述構建車輛的路徑跟隨模型，根據所述路徑跟隨模型、所述狀態空間模型和所述輪胎側偏角信息，得到車輛的前輪轉角信息這一步驟，其包括：

構建車輛的路徑跟隨模型；

根據所述路徑跟隨模型、所述狀態空間模型以及所述輪胎側偏角信息，得到當前時刻系統控制量和下一時刻系統狀態量；

根據所述當前時刻系統控制量和所述下一時刻系統狀態量，得到下一時刻的最優控制序列；

根據所述最優控制序列得到車輛的前輪轉角信息。

8.一種路徑跟隨模型預測控制系統，其特征在于，包括：

狀態空間模型構建模塊，用于構建車輛的狀態空間模型；

輪胎側偏角獲取模塊，用于確定輪胎側偏角動態約束，根據所述輪胎側偏角動態約束和所述狀態空間模型，得到輪胎側偏角信息；

前輪轉角信息獲取模塊，用于構建車輛的路徑跟隨模型，根據所述路徑跟隨模型、所述狀態空間模型和所述輪胎側偏角信息，得到車輛的前輪轉角信息；

路徑跟隨控制模塊，用于根據所述前輪轉角信息，對車輛進行路徑跟隨控制。