[發明專利]用于分布式驅動無人駕駛車輛的路徑跟蹤優化控制方法

有效

• 申請號: 202011641346.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112677992B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 陳勇;任宏斌;陳思忠;高澤鵬;吳志成;劉寶庫
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W30/10;B60W50/00;B60W40/00;B60W40/107;B60W40/109;B60W40/112
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 田亞琪

1.用于分布式驅動無人駕駛車輛的路徑跟蹤優化控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、利用GPS/INS測量車輛位置(X,Y)，航向角ψ，車輛縱向加速度橫向加速度和橫擺角速度通過電機控制器實時獲取電機的轉速n_mij和電機輸出轉矩T_ij；

步驟2、基于步驟1獲得車輛縱向車速利用車輛動力學理論限制車輛安全行駛車速包括防側翻速度約束和防側滑速度約束；

步驟3、基于步驟2中安全行駛車速對其進行修正得到安全行駛車速的修正值并確定環境k_c，路況k_d，歷史事故k_m和行駛年限k_n系數；

步驟4、基于步驟3中安全行駛車速的修正值設定車速不同分布區間的主動限速控制的激活條件，并確定不同車速分類下的激活條件值基于非線性算法對車輛車速控制，根據不同的激活條件獲取車輛縱向方向的總驅動力T_des；根據多約束下的最優目標函數求解τ_r∈[τ_r0,1]中最優轉矩分配系數獲得電機最優轉矩驅制動轉矩

步驟5、基于離散的車輛非線性動力學模型x(T_k+1)＝F(x(T_k),u(T_k))，建立非線性約束下的成本函數成本函數主要包括側向路徑跟蹤偏差，車輛系統狀態變量，方向盤轉角的變化率，加速度跟蹤偏差,加速度導數變化率和安全因數項；其中，約束條件給出了車輪轉角約束，車輛狀態約束以及加速度約束，進而獲取車輛的前輪轉角。

2.如權利要求1所述的用于分布式驅動無人駕駛車輛的路徑跟蹤優化控制方法，其特征在于，步驟3中，安全行駛車速的修正值為：

環境和駕駛識別的車輛自適應參數調整策略充分考慮了環境k_c，路況k_d，歷史事故k_m和行駛年限k_n四種不同主要影響車輛安全性的因子，對無人駕駛車輛上限車速進行修正，調整參數如表1所示。

表1.環境k_c，路況k_d，歷史事故k_m和行駛年限k_n系數

3.如權利要求1所述的用于分布式驅動無人駕駛車輛的路徑跟蹤優化控制方法，其特征在于，步驟4車速不同分布區間的主動限速控制的激活條件具體包括：

基于滑?？刂圃O計車輛主動限速，根據速度限制定義滑模面：

為了有效減弱頻繁穿越滑模面引起的高頻抖動，構建飽和函數的趨近律：

其中，分別表示滑模的增益和滑模面邊界厚度；

車輛縱向運動方程為：

其中，F_x為作用在車輛縱向方向上的合力；通過聯立上式，基于滑?？刂频闹鲃酉匏倏刂偏@得的車輛期望縱向合力為：

為了協調車輛期望車速控制和主動限速控制，設計縱向運動控制的激活條件：

根據車輛當前車速分布區間進行分類，從而確定主動限速控制的激活條件，車輛分類包括高速、中高速、中速、中低速和低速五種情況，如表2所示。

表2.車輛不同車速下的激活條件值