[發(fā)明專利]一種雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛顯式模型預(yù)測(cè)路徑跟蹤方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110568228.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113296515A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡宇輝;王克;徐書(shū)緣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 無(wú)錫風(fēng)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32461
• 代理人: 單虎

1.一種雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛顯式模型預(yù)測(cè)路徑跟蹤方法，其特征在于：包括以下步驟：

環(huán)境感知：對(duì)車輛附近的環(huán)境信息進(jìn)行收集并處理；

路徑規(guī)劃：對(duì)環(huán)境感知的信息和車輛本身的狀態(tài)進(jìn)行規(guī)劃可行期望路徑，并采用顯式模型預(yù)測(cè)控制算法對(duì)雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛進(jìn)行路徑跟蹤控制；

運(yùn)動(dòng)控制：對(duì)路徑規(guī)劃的信息進(jìn)行接收，并結(jié)合車輛當(dāng)前狀態(tài)，計(jì)算控制指令；

所述顯式模型預(yù)測(cè)控制算法包括離線求解和在線查詢，且離線求解和在線查詢的算法均用于計(jì)算線性定常系統(tǒng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛顯式模型預(yù)測(cè)路徑跟蹤方法，其特征在于：所述離線求解包括多參數(shù)二次規(guī)劃和分段仿射函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛顯式模型預(yù)測(cè)路徑跟蹤方法，其特征在于：所述多參數(shù)二次規(guī)劃用于對(duì)控制量進(jìn)行求解，其公式如下：

GⁱZ^*(x)-Wⁱ-Sⁱx＝0

其中，x為參數(shù)量，z為優(yōu)化變量，λ_i為拉格朗日乘子，i為矩陣的行，GⁱZ^*(x)-Wⁱ-Sⁱx＝0為最優(yōu)解Z^*(x)的有效約束。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛顯式模型預(yù)測(cè)路徑跟蹤方法，其特征在于：所述Z^*(x)的最優(yōu)解計(jì)算過(guò)程中，包括建立相鄰區(qū)域間的有效約束集，建立相鄰區(qū)域間的有效約束集關(guān)系的方法如下：

設(shè)某一區(qū)域內(nèi)CR₀對(duì)應(yīng)的有效約束集為{i₁,i₂,...,i_k}，區(qū)域CR_i與CR₀是相鄰的，其公共邊界為Θ，若Θ是由G^i(k+1)Z^*(x)-W^i(k+1)-S^i(k+1)x＝0生成的，那么區(qū)域CR_i的有效約束集為{i₁,i₂,...,i_k,i_k+1}，若其由λ^i(k)生成，則CR_i的有效約束集為{i₁,i₂,...,i_k-1}，得出多面體區(qū)域CR_i的表達(dá)式以及該區(qū)域上最優(yōu)解與參數(shù)量的關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛顯式模型預(yù)測(cè)路徑跟蹤方法，其特征在于：所述顯式模型預(yù)測(cè)控制算法采用離線求解的方法計(jì)算線性定常系統(tǒng)，包括以下步驟：

計(jì)算閉環(huán)狀態(tài)空間；

根據(jù)狀態(tài)空間內(nèi)部的分區(qū)確定每個(gè)狀態(tài)分區(qū)對(duì)應(yīng)的控制律；

描述狀態(tài)分區(qū)信息的數(shù)據(jù)和描述控制律關(guān)于狀態(tài)的顯式關(guān)系表達(dá)式的數(shù)據(jù)；

將數(shù)據(jù)存于表中。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛顯式模型預(yù)測(cè)路徑跟蹤方法，其特征在于：計(jì)算所述閉環(huán)狀態(tài)空間的方程為：

其中，q_i、p_i分別為CR_i區(qū)域內(nèi)Q_CR1、P_CR1第一行向量，Q_CR1、P_CR1為CR_i內(nèi)部的矩陣。

多參數(shù)二次規(guī)劃理論通過(guò)將x(t)看作一般參數(shù)，可求解最優(yōu)控制序列U與x(t)之間的顯式函數(shù)關(guān)系，得到顯式模型預(yù)測(cè)控制對(duì)應(yīng)的不同狀態(tài)的控制序列。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛顯式模型預(yù)測(cè)路徑跟蹤方法，其特征在于：所述控制律的計(jì)算公式為：

其中，n表示狀態(tài)分區(qū)的個(gè)數(shù)，Q、P為狀態(tài)量和控制量的加權(quán)矩陣，U(t)為控制律數(shù)值。