[發明專利]一種車輛路徑跟蹤方法、裝置、控制器、車輛和介質

有效

• 申請號: 202110075132.0
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112859869B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 張士存;楊澤宇;姜喜民;林藍;劉東寰
• 申請（專利權）人: 中車青島四方機車車輛股份有限公司;清華大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王云曉

本申請提供一種車輛路徑跟蹤方法、裝置、控制器、車輛和介質，方法包括：根據車輛狀態參數、不確定性參數建立車輛橫向動力學模型；建立車輛路徑跟蹤運動學模型，并根據車輛路徑跟蹤運動學模型建立路徑跟蹤伺服等式約束；控制車輛橫向動力學模型跟隨路徑跟蹤伺服等式約束，以得到路徑跟蹤控制器；根據路徑跟蹤控制器控制車輛跟蹤期望路徑。本申請提供的該路徑跟蹤控制器設計簡單，對所有車輛動力學參數攝動、外部干擾引起的動力學不確定性具有魯棒性，可以有效提升車輛路徑跟蹤的精度，改善用戶體驗。

技術領域

本申請涉及路徑跟蹤技術領域，特別涉及一種車輛路徑跟蹤方法、裝置、控制器、車輛和介質。

背景技術

路徑跟隨的精度直接關系到車輛的安全性。然而，實際車輛動力學系統中由參數攝動及未知外部干擾造成的復雜不確定性對車輛路徑跟蹤精度的提升帶來了巨大挑戰。若缺乏對這些不確定性及外部干擾的考慮，可能導致路徑跟蹤控制器的不穩定，進而導致車輛跑偏，帶來巨大的安全隱患。已有大量魯棒控制方法被應用于車輛路徑跟蹤旨在處理這些不確定性，例如：滑模魯棒控制、H-infity控制、LQG控制(linear-quadratic-Gaussiancontrol，線性二次型高斯控制)等。但是這些方法現有的方法大多只能考慮輪胎側偏剛度，車輛縱向速度等少量參數的攝動。而對實際的車輛系統的車輛狀態參數都是很難準確獲取的，該參數的不確定性造成車輛路徑跟蹤的精度較低。

因此，如何提供一種解決上述技術問題的方案是本領域技術人員目前需要解決的問題。

發明內容

本申請的目的是提供一種車輛路徑跟蹤方法、裝置、控制器、車輛和介質，能夠提高車輛路徑跟蹤的精度。其具體方案如下：

本申請提供了一種車輛路徑跟蹤方法，包括：

根據車輛狀態參數、不確定性參數建立車輛橫向動力學模型；

建立車輛路徑跟蹤運動學模型，并根據所述車輛路徑跟蹤運動學模型建立路徑跟蹤伺服等式約束；

控制所述車輛橫向動力學模型跟隨所述路徑跟蹤伺服等式約束，以得到路徑跟蹤控制器；

根據所述路徑跟蹤控制器控制車輛跟蹤期望路徑。

優選地，所述根據所述路徑跟蹤控制器控制車輛跟蹤期望路徑，包括：

獲取車輛的實時車輛狀態參數；

獲取所述車輛與所述期望路徑間的實時相對位姿信息、曲率信息；

將所述實時車輛狀態參數、所述實時相對位姿信息、所述曲率信息輸入所述路徑跟蹤控制器，得到車輪轉向系統的轉向角指令；

將所述轉向角指令發送至所述車輪轉向系統，以使所述車輪轉向系統根據所述轉向角指令控制所述車輛按照所述期望路徑行駛。

優選地，所述根據車輛狀態參數、不確定性參數建立車輛橫向動力學模型，包括：

利用二階線性時變模型根據所述車輛狀態參數、所述不確定性參數建立所述車輛橫向動力學模型；

其中，所述車輛狀態參數對應所述車輛橫向動力學模型的名義部分，所述不確定性參數對應所述車輛橫向動力學模型的不確定部分。

優選地，所述建立車輛路徑跟蹤運動學模型，并根據所述車輛路徑跟蹤運動學模型建立路徑跟蹤伺服等式約束，包括：

根據車輛質心與期望橫向位置的第一偏差、車輛橫擺角與期望橫擺角的第二偏差，確定所述車輛路徑跟蹤運動學模型；

根據所述第一偏差和所述第二偏差，得到期望路徑跟蹤伺服等式約束；

根據所述期望路徑跟蹤伺服等式約束進行時間求導，得到二階形式等式約束；