[發明專利]一種基于速度補償PID的車輛速度控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202110923622.1
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113715820B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 王軍德;余宿;張進軍
• 申請（專利權）人: 武漢光庭信息技術股份有限公司
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;B60W40/105;B60W50/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 寇俊波

本發明提供一種基于速度補償PID的車輛速度控制方法及裝置，其中，通過速度補償值建立一個控制相對穩定且誤差在可接受范圍內的PID控制模型之后，通過改變PID輸入的參考軌跡速度，給參考軌跡的速度增加一個速度補償值，從而減小由于PID滯后造成的速度差。調整速度補償值的大小，從而找出一個使實際速度與參考速度偏差最小的速度補償值，能夠減小由于PID算法滯后所引起的軌跡追蹤時的速度偏差。

技術領域

本發明涉及自動駕駛技術領域，尤其涉及一種基于速度補償PID的車輛速度控制方法及裝置。

背景技術

PID控制算法在自動駕駛領域被廣泛應用，算法輸入車輛模型當前狀態以及下一步的期望運行軌跡，輸出用于控制模型的方向盤、油門和剎車，從而達到讓車輛模型按照既定軌跡行駛的目的。

公告號為CN105404729A的中國發明專利公開了“智能駕駛中基于駕駛態勢圖簇的改進PID速度控制方法”，其建立汽車模型；然后設計速度控制方案；智能車的速度取決于車模自身發動機的轉速，發動機的轉速則由電子油門對供油量的控制，當汽車要減速或者停車時，制動踏板通過液壓制動裝置控制減小車速。智能車在自主行駛時，必然會經過不同的路段，所以智能車的速度必須隨不同的路段快速、平穩的達到預定的速度；公告號為CN111216713A的中國發明專利公開了一種自動駕駛車輛速度預瞄控制方法，控制方法的被控制對象包括自動駕駛車輛、模型預測控制算法及PID控制器，模型預測控制算法在預測時域內通過預測模型遞推所述自動駕駛車輛狀態，模型預測控制算法的性能指標包括車輛行駛距離、車速、車輛行駛軌跡曲率和車輛轉向橫擺率，設計縱向加速度的模型預測控制器，通過優化求取期望縱向加速度，進而通過PID控制器控制車輛加速度跟蹤此期望縱向加速度，實現車輛速度控制。根據車輛前方道路的曲率信息，采用預瞄方式控制車輛速度，減小車輛轉向時的橫向加速度，提高自動駕駛車輛轉向的舒適性和安全性。

上述公開專利都是側重于速度控制的平穩性，在面對只要求路徑跟蹤的仿真場景，即參考軌跡只要求空間匹配，與時間無關，針對這樣的需求，PID控制算法往往表現良好，但是在面對一些要求軌跡跟蹤的場景，即參考路徑曲線與時間和空間均相關，要求仿真車輛在規定的時間內到達某一預先設定好的參考路徑點，意味著仿真車到達每個參考路徑點的速度需要盡可能與參考路徑點一致，由于PID算法存在的滯后問題，導致速度控制的精度無法達到預期。

發明內容

本發明提供一種基于速度補償PID的車輛速度控制方法及裝置，用以減小由于PID算法滯后所引起的軌跡追蹤時的速度偏差。

第一方面，本發明提供一種基于速度補償PID的車輛速度控制方法，包括：

基于目標速度序列與實際速度序列得到的速度差值平均值，確定速度補償值；其中，所述目標速度序列中包括若干預設軌跡點處目標速度，所述實際速度序列包括以所述目標速度序列為比例積分微分PID控制器輸入時，所述若干預設軌跡點處車輛的實際速度；

基于所述速度補償值對PID控制器中輸入的參考速度進行補償，以進行車輛速度控制。

優選的，基于目標速度序列與實際速度序列得到的速度差值平均值，確定速度補償值，具體包括：

設定參考軌跡，所述參考軌跡包括若干軌跡點，每個軌跡點均包括軌跡點的坐標、方向和目標速度；

將所述參考軌跡輸入至PID控制器，以控制車輛按參考軌跡行駛，得到實際軌跡，獲取所述實際軌跡中若干所述軌跡點的實際速度；

基于若干所述軌跡點的目標速度構建目標速度序列，基于若干所述軌跡點的實際速度構建實際速度序列；

基于所述目標速度序列和所述實際速度序列確定一組速度差值，并進行濾波取平均值，以作為速度補償值。

基于所述目標速度序列和所述實際速度序列確定一組速度差值，具體包括：