[發明專利]一種基于強化學習的車輛分布式轉向驅動系統控制方法

有效

• 申請號: 202010633638.4
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111746633B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 梁為何;趙萬忠;欒眾楷;周小川;張子俊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D6/00
• 分類號: B62D6/00;G06N20/00;G06N3/08;G06F17/15;B62D101/00;B62D137/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種基于強化學習的車輛分布式轉向驅動系統控制方法，步驟如下：獲取車輛當前狀態數據；采用無跡卡爾曼濾波算法估計出車輛的當前質心側偏角；求解出理想質心側偏角和理想橫擺角速度；計算得到理想質心側偏角與當前質心側偏角的偏差值、理想橫擺角速度與當前橫擺角速度的偏差值；計算求得理想的側向力和橫擺力矩；運用強化學習方法學習轉角轉矩分配策略，輸出四輪獨立轉角和轉矩；執行上述生成的分配策略，返回一個獎勵值，所屬獎勵值用來評價所執行動作的好壞。本發明方法實現了四輪獨立轉角和驅動分配的自主學習與改進，綜合考慮汽車的操縱穩定性和輪胎耐久性，避免了傳統控制方法的局限性。

技術領域

本發明屬于汽車分布式線控轉向驅動技術領域，具體指代一種基于強化學習的車輛分布式轉向驅動系統控制方法。

背景技術

汽車轉向系統是影響汽車操縱穩定性的最重要系統之一，傳統的轉向系統采用機械連接，傳動比固定，不利于汽車的行駛穩定性。而線控轉向系統取消了方向盤與轉向器之間的機械連接，采用電傳動的方式傳遞駕駛員轉向指令并驅動轉向電機轉動，完成前輪轉向功能。同時，由于人們對汽車的主動安全性越加重視，汽車極限工況下的轉向穩定性也成為汽車研究的熱點問題，單一的轉向模式已經不能滿足極限工況下的穩定性需求?，F有的轉向系統設計一般針對低速工況的靈活性設計，并未涉及中、高速工況下四輪轉角獨立分配問題。在傳統汽車轉向系統的四輪轉角關系在任何時候都遵循阿克曼轉向關系，但這導致在一些極端工況下無法提供足夠的側向力。

針對這一問題，中國發明專利申請號為CN201710347018.2，名稱為“一種分布式驅動電動汽車的差動助力轉向控制系統及方法”中公開了根據整車狀態計算整車所需要的廣義橫擺力矩，采用PI控制算法分配左右輪轉矩達到差動助力轉向的效果，但該方法沒有考慮到四輪轉角對輪胎附著力的影響；中國發明專利申請號為CN 201710758764.0，名稱為“四輪獨立驅動獨立轉向電動車的集中-分布式控制系統”中采用四個獨立的單輪控制模塊控制車輪的轉動，實現對車輛能量最優的運動控制，但未考慮四輪轉角獨立控制對車輛穩定性的影響。中國發明專利申請號為CN201710160258.1，名稱為“一種分布式驅動電動汽車轉向穩定性控制方法”中設計分配函數得到四個輪轂電機的轉矩，有效抑制系統抖振現象，但未考慮轉角對輪胎側偏力和縱向力的影響。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于強化學習的車輛分布式轉向驅動系統控制方法，以解決現有技術中未能統籌考慮四輪獨立轉角和轉矩的關系、無法充分利用輪胎附著力的問題；本發明的方法實現了四輪獨立轉角和驅動分配的自主學習與改進，綜合考慮汽車的操縱穩定性和輪胎耐久性，避免了傳統控制方法的局限性。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的一種基于強化學習的車輛分布式轉向驅動系統控制方法，步驟如下：

1)獲取車輛當前狀態數據，包括：轉向盤轉角、車速、橫擺角速度和側向加速度；

2)根據上述獲取到的橫擺角速度和側向加速度，采用無跡卡爾曼濾波算法估計出車輛的當前質心側偏角；

3)根據轉向盤轉角和車速求解出理想質心側偏角和理想橫擺角速度；

4)計算得到理想質心側偏角與當前質心側偏角的偏差值、理想橫擺角速度與當前橫擺角速度的偏差值；

5)根據上述兩個偏差值計算求得理想的側向力和橫擺力矩；

6)運用強化學習方法學習轉角轉矩分配策略，輸出四輪獨立轉角和轉矩；

7)執行上述生成的分配策略，然后動態更新步驟1)中的數據，并返回一個獎勵值，所屬獎勵值用來評價所執行動作的好壞。

進一步地，所述步驟1)中的車輛當前狀態數據包括：車輛的靜態參數和動態參數，所述動態參數包括：車輛質心側偏角、橫擺角速度、車速、側向加速度、側傾角、輪胎側向力、輪胎垂向載荷。