[發明專利]一種無人駕駛鉸接式清掃車的橫向控制方法

在審

• 申請號: 202110962736.7
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113671962A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 孟步敏;胡新杰;申永鵬;劉金剛;許海霞;彭偉;肖紹熙
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 陳偉

本發明公開了一種無人駕駛鉸接式清掃車的橫向控制方法，首先推導了無人駕駛鉸接清掃車的運動學模型，根據該模型建立實際行駛路徑與參考路徑偏差的模型，以PID控制算法為基礎，提出將Actor?Critic結構和RBF網絡用于PID參數尋優的原理，設計自適應PID控制器，該控制器以無人駕駛鉸接式清掃車的橫向位置偏差、航向角偏差、曲率偏差為輸入，以轉角控制量為輸出，通過Actor?Critic結構和RBF網絡對控制器參數進行在線自適應整定，有效提高了無人駕駛鉸接式清掃車運行過程中的橫向控制精度和響應速度。

技術領域

本發明涉及一種無人駕駛鉸接式清掃車的橫向控制方法。

背景技術

無人駕駛是AI技術集大成者，也是當前人工智能最具挑戰、最有吸引力的領域之一。自上世紀70年代起，無人駕駛經歷了技術研究的興起、可行性和實用性方面的進展等階段，而目前，無人駕駛行業也已然逐步進入到了市場商業化的階段。不過，由于相應的法律法規等一系列手續還未完善，載人的無人駕駛商業化也許還需要一些時間，而無人駕駛清掃車由于其工作環境與無人駕駛乘用車不同，它一般在特定場景下行駛，車速較低，相較于無人駕駛乘用車可以更好的落地開展使用。

現階段大多數用于城市環衛的清掃車多為鉸接式清掃車，鉸接式清掃車的結構如圖1所示，其中1為清掃車前部，2為清掃車后部，3為鉸接裝置，鉸接式轉向結構的一大優點是實現更高機動性。借助此系統，吸入口始終朝向行進方向，確保清掃干凈徹底，不會留下難看的污垢痕跡。清掃車的后部跟隨前部的確切路徑，讓駕駛員專注于前方任務。但是鉸接式清掃車獨特的轉向結構相對于傳統前橋轉向結構，在原地轉向過程中前后車體相對地面都存在運動，使得其橫向控制變得復雜。

在實際橫向控制過程中，應用得比較廣泛的是PID控制(比例，積分，微分控制)。它因為結構簡單，穩定性好而成為當今工業控制的主流技術之一。但對于無人駕駛鉸接式車輛系統這樣的大慣性的系統，由于負載擾動或者環境變化，模型的結構或受控參數易于發生了變化，使得常規PID控制的性能也就隨之降低，適應性變差，無人駕駛鉸接式清掃車運行過程中的橫向控制精度和響應速度也無法得到保證。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種算法簡單、控制精度高的無人駕駛鉸接式清掃車的橫向控制方法。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種無人駕駛鉸接式清掃車的橫向控制方法，包括以下步驟：

步驟1：初始化控制器的各個參數；

步驟2：由建立的無人駕駛鉸接式清掃車的轉向模型以及運動過程的路徑示意圖得知無人駕駛鉸接式清掃車在橫向控制過程中受橫向位置偏差ε_d，航向角偏差ε_θ和曲率偏差ε_c影響，通過高精定位模塊和高精定位算法獲得橫向位置偏差ε_d，航向角偏差ε_θ和曲率偏差ε_c；

步驟3：將橫向位置偏差ε_d，航向角偏差ε_θ和曲率偏差ε_c寫成誤差向量e(t)，e(t)＝[ε_d ε_θ ε_c]^T，將誤差向量通過狀態轉換器轉換為系統狀態矩陣x(t)，x(t)＝[e(t) Δe(t)Δ²e(t)]^T，其中Δe(t)＝e(t)-e(t-1)為e(t)的一次差分Δ²e(t)＝e(t)-2e(t-1)+e(t-2)為e(t)的二次差分；

步驟4：計算Actor-Critic的回報函數r(t)，同時狀態矩陣x(t)作為RBF網絡的輸入，經過隱含層與輸出層的計算，輸出未經修正的初步PID參數值K'(t)及Critic的值函數V_(t)；