[發明專利]無人駕駛車輛的橫縱向控制方法及系統

有效

• 申請號: 202011644225.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112859843B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 左志強;王浩宇;王一晶
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王江選

本公開提供了無人駕駛車輛的橫縱向控制系統及方法，其方法包括：獲取參考速度和實時檢測的車輛縱向速度，基于第一誤差反饋控制律根據參考速度和所述實時檢測的車輛縱向速度的差值，得到第一誤差反饋控制量，采用帶有死區非線性的積分模型得到實際期望加速度控制量；橫向控制器根據參考路徑、參考速度、車輛實時位姿信息和所述實時檢測的車輛縱向速度半耦合處理后的輸出，得到轉向角控制量。本公開根據觀測誤差調整觀測器增益，實現線性項和非線性項的無切換組合，具有明確的理論意義和重要的現實意義。

技術領域

本公開涉及無人駕駛控制領域，尤其涉及一種基于組合非線性擴張狀態觀測器的無人駕駛車輛的橫縱向控制方法及系統。

背景技術

無人駕駛的概念起源于20世紀20年代，但由于各方面的技術限制，直到80年代才得到快速的發展。近年來，隨著激光雷達、組合慣導、車載計算機以及人工智能技術的發展，無人駕駛得到了廣泛的關注。一般來說，無人駕駛由感知、規劃和控制三部分組成。控制部分在無人駕駛中起著重要作用，是無人駕駛技術的基石。

一般來說，控制層包含縱向控制和橫向控制兩部分。縱向控制利用車載動力執行器，如油門、剎車、變速器等，對車輛的速度及加速度進行合理調整，從而達到期望的速度。橫向控制根據車輛當前速度，利用車輛轉向機構，實現車輛沿規劃路徑的平穩行駛。通常情況下，由于車輛控制過程中不可避免地存在外部干擾，建模誤差，參數攝動等不確定因素，導致很難設計出令人滿意的橫向控制器和縱向控制器。

因此，干擾抑制一直是無人駕駛控制領域的研究熱點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種無人駕駛車輛的橫縱向控制方法及系統，以解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種無人駕駛車輛的橫縱向控制方法，包括：

獲取參考速度和實時檢測的車輛縱向速度，基于第一誤差反饋控制律根據參考速度和所述實時檢測的車輛縱向速度的差值，得到第一誤差反饋控制量，采用帶有死區非線性的積分模型得到實際期望加速度控制量；

橫同控制器根據參考路徑、參考速度、車輛實時位姿信息和所述實時檢測的車輛縱向速度半耦合處理后的輸出，得到轉向角控制量。

在本公開的一些實施例中，所述獲取參考速度和所述實時檢測的車輛縱向速度，縱向控制器根據參考速度和所述實時檢測的車輛縱向速度的差值，采用帶有死區非線性的積分模型得到實際期望加速度控制量包括：

設定參考速度，將實時檢測的車輛縱向速度與所述參考速度做差后輸入至縱向控制模塊中，得到第一誤差反饋控制量；

將所述實時檢測的車輛縱向速度輸入至縱向復合非線性擴張狀態觀測模塊，得到縱向擾動估計量；結合所述縱向擾動估計量對所述第一誤差反饋控制量進行調整，得到期望加速度控制量；

將所述期望加速度控制量輸入至帶有死區模塊的動力執行器，得到實際期望加速度控制量，并最終實現車輛速度控制。

在本公開的一些實施例中，所述期望加速度控制量反饋至所述縱向復合非線性擴張狀態觀測模塊對所述縱向擾動估計量進行調整。

在本公開的一些實施例中，所述橫向控制器根據參考路徑、參考速度、車輛實時位姿信息和所述實時檢測的車輛縱向速度半耦合處理后的輸出，得到轉向角控制量包括：

設定參考路徑，將參考路徑、參考速度、車輛實時位姿信息、橫向外部擾動同時輸入至位置偏差模塊得到第二誤差反饋控制量；

參考路徑和車輛實時位姿信息作差得到位置偏差和航向角偏差，將位置偏差輸入至第一橫向復合非線性擴張狀態觀測模塊，得到第一橫向擾動觀測值；結合所述第一橫向擾動觀測值對所述第二誤差反饋控制量進行調整，得到期望航向角控制量；