[發明專利]一種智能網聯車隊縱橫向耦合控制方法

有效

• 申請號: 202110214816.4
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113009829B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 黃晉;楊澤宇;張蔚;宮新樂;胡展溢
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理有限公司 11457
• 代理人: 孫紅穎

本申請公開了一種智能網聯車隊縱橫向耦合控制方法，該方法適用于智能網聯車隊中的成員車，該方法包括：步驟1，構建成員車的縱橫向耦合動力學模型，并根據縱橫向耦合動力學模型，定義虛擬控制量；步驟2，根據成員車的自車狀態信息和前后車信息，以及隊列縱橫向運動學關系，構建成員車的行車誤差模型；步驟3，根據成員車的自車狀態信息以及前后車信息，結合縱橫向耦合動力學模型、行車誤差模型，計算成員車的控制參量組；步驟4，根據控制參量組和定義的虛擬控制量，計算輪胎轉向角和車輛縱向控制力。通過本申請中的技術方案，保證車輛對設計車輛狀態等式約束的可靠跟隨，間接實現隊列縱橫向的控制目標，實現更精確的隊列縱橫向控制。

技術領域

本申請涉及自動駕駛的技術領域，具體而言，涉及一種智能網聯車隊縱橫向耦合控制方法。

背景技術

智能網聯車輛編隊行駛能大幅提高系統燃油經濟性以及駕駛安全性，其中，可靠的縱橫向自動控制是車隊安全運行的基礎，得到了產業界和學術界的廣泛研究。

目前的主流方案是將車隊的縱向控制和橫向控制解耦，分別設計縱向協同控制器和橫向路徑跟蹤(或車道保持)控制器。前者縱向協同控制器實現車隊中車間距的調整，保證車間距誤差的穩定性以及車間距誤差在傳播到車隊尾部過程中不被放大(隊列穩定性)；后者橫向控制器實現車輛對給定路徑的可靠跟隨。

然而，車輛縱向、橫向動力學之間是相互影響的，即橫向轉向操作會影響隊列縱向加速度，縱向加減速操作也會影響橫向加速度和橫擺角加速度。這種相互影響在低附路面或者車輛急加減速工況更為明顯。

因此，現有技術中的縱橫向解耦控制的方案，無法將車輛縱橫向動力學耦合關系納入考慮，特別是在一些彎曲的車道上，這種解耦控制方案勢必會限制車隊縱橫向控制的精度的提升，甚至會帶來系統抖振現象。

發明內容

本申請的目的在于：根據運動學關系，將隊列縱橫向控制的目標建模為對車輛狀態的等式約束，再通過設計約束跟蹤控制器，保證車輛對設計等式約束的可靠跟隨，間接實現隊列縱橫向的控制目標，實現更精確的隊列縱橫向控制。

本申請的技術方案是：提供了一種智能網聯車隊縱橫向耦合控制方法，方法適用于智能網聯車隊中的成員車，方法包括：步驟1，構建成員車的縱橫向耦合動力學模型，并根據縱橫向耦合動力學模型，定義虛擬控制量；步驟2，根據成員車的自車狀態信息和前后車信息，以及隊列縱橫向運動學關系，構建成員車的行車誤差模型，行車誤差模型至少包括縱向行車誤差模型和橫向行車誤差模型；步驟3，根據成員車的自車狀態信息以及前后車信息，結合縱橫向耦合動力學模型、行車誤差模型，計算成員車的控制參量組；步驟4，根據控制參量組和定義的虛擬控制量，計算輪胎轉向角δ_f，i和車輛縱向控制力F_x，i。

上述任一項技術方案中，進一步地，隊列縱橫向運動學關系至少包括隊列縱向運動學關系和車輛橫向運動學關系步驟2，具體包括：步驟21，根據成員車的自車狀態信息和前后車信息，以及隊列縱向運動學關系，構建縱向行車誤差模型，縱向行車誤差模型至少包括車間距誤差及車間距誤差的導數；步驟22，根據成員車的自車狀態信息和期望路徑信息，以及車輛橫向運動學關系，構建橫向行車誤差模型。

上述任一項技術方案中，進一步地，控制參量組至少包括第一參量組、第二參量組，步驟3，具體包括：

步驟31，將縱橫向耦合動力學模型轉換為二階線性模型，其中，二階線性模型的計算公式為：