[發(fā)明專利]一種抗側傾的商用車路徑跟蹤博弈控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111180028.4
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113978450B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 武健;閆揚;夏建偉;包春江;孫偉;陳崢峰;袁修華
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B60W30/09;B60W60/00;B60W30/04;B60W10/20
• 代理公司: 山東舜天律師事務所 37226
• 代理人: 李新海

本發(fā)明公開了一種抗側傾的商用車路徑跟蹤博弈控制方法，首先根據汽車的參數構造商用車橫擺?側傾耦合三自由度車輛模型，并離散化，然后選取合適的加權項，分別構造主動前輪轉向系統(tǒng)和主動抗側傾系統(tǒng)的輸出變量，提出一種基于Stackelberg均衡的考慮側傾穩(wěn)定性的商用車路徑跟蹤博弈控制方案，并基于分布式模型預測控制方法求解抗側傾的商用車路徑跟蹤博弈控制方法。該在車輛緊急避障等危急工況下考慮路徑跟蹤與橫向穩(wěn)定性控制之間的沖突，使車輛在緊急避障過程中既能精準轉向又能兼顧橫向穩(wěn)定。

技術領域

本發(fā)明涉及汽車智能交互技術領域以及重型商用車輛自動駕駛安全技術，確切地說一種抗側傾的商用車路徑跟蹤博弈控制方法。

背景技術

隨著科學技術的快速發(fā)展，商用車作為重要的出行和運輸工具，其保有量快速增加，商用車技術不斷向著智能化方向發(fā)展，國內外主要商用車公司、相關機構和高校都對先進駕駛輔助系統(tǒng)及搭載該系統(tǒng)的自動駕駛技術進行研究。

路徑跟蹤是實現智能車自動駕駛的關鍵技術之一，是商用車在特定環(huán)境中通過自動控制轉向系統(tǒng)從而實現車輛主動跟隨期望路徑行駛。路徑跟蹤控制實質上是對車輛方向盤轉角進行控制，根據車輛當前運動狀態(tài)及期望路徑，控制車輛前輪轉角得到一個期望轉角，從而控制汽車沿著期望路徑行駛。路徑跟蹤對車輛安全性和舒適性具有重要意義。但商用車與乘用車相比，具有質心高，載重量大等特點，在極限避障等工況中十分容易發(fā)生側翻失穩(wěn)等交通事故。

車輛側翻是一種極其危險的交通事故，尤其是重型商用車側翻，給人們的生命和財產安全帶來不可挽回的損失。因此針對智能商用車的主動安全控制的研究越來越受到重視。基于主動抗側傾桿的主動抗側傾系統(tǒng)通過先進的傳感器和控制系統(tǒng)，有效的檢測駕駛員的駕駛意圖和車輛的運行狀況，當車輪側向力達到飽和時很難通過方向盤操縱車輛恢復穩(wěn)定狀態(tài)，簧載質量的中心不再位于車輛中心線，車身處于不穩(wěn)定狀態(tài)時，控制系統(tǒng)通過主動防側傾桿產生主動抗側傾力矩從而糾正車輛的行駛軌跡保證其穩(wěn)定性，改善車輛的操縱性。但對于傳統(tǒng)商用車而言，駕駛員的意圖很難提前獲取，主動抗側傾系統(tǒng)在進行決策時并未考慮駕駛員的轉向意圖。對于智能商用車而言，在緊急避障工況下，前輪主動前輪轉向系統(tǒng)和主動抗側傾系統(tǒng)之間由于控制目標的不同必然存在爭奪車輛控制的可能，從而導致車輛不能兼顧路徑跟蹤性能和抗側傾橫向穩(wěn)定性。

為解決現有的技術問題，申請?zhí)枮镃N200810232797.2的中國專利，公開了“一種汽車轉向制動穩(wěn)定性控制系統(tǒng)”，論述了通過電子控制單元內嵌有根據車道偏離測量裝置所輸出的側向路徑偏離量信號，對相應對轉向輪轉向控制器和各車輪制動控制器進行控制模糊控制的控制方法，但該方法并沒有對橫向軌跡跟隨與橫向穩(wěn)定性進行協(xié)同控制，AFS系統(tǒng)與ESC系統(tǒng)之間并無信息交互，而且模糊控制使范圍控制不夠精確。

申請?zhí)枮镃N201610611508.4的中國專利，公開了“一種車輛制動穩(wěn)定控制方法及系統(tǒng)”計算所述目標橫擺角速度和所述實際橫擺角速度的差值以及所述差值的絕對值，根據車輛的制動失穩(wěn)類型和車輪的滑移率控制一側車輪的制動力的增加或另一側車輪制動力的減少，從而達到車身穩(wěn)定的目的。但是其并未考慮橫向軌跡跟隨與橫向穩(wěn)定性之間的沖突，在保證車輛穩(wěn)定之后無法保證車輛偏離規(guī)劃路線后依然安全行駛。

論文“基于轉向臨界的AFS和ESC集成控制研究”，公開了“一種基于前輪轉向臨界設計的主動前輪轉向(AFS)系統(tǒng)和電子穩(wěn)定性控制(ESC)系統(tǒng)的穩(wěn)定性集成控制算法”來計算極限工況下車輛保證路徑跟蹤及橫向穩(wěn)定性所需的目標方向盤轉角與附加橫擺力矩。但是這篇論文的技術方案對于AFS系統(tǒng)與ESC系統(tǒng)的控制決策僅進行簡單加權，來達到對AFS系統(tǒng)與ESC系統(tǒng)進行集成控制的目的，相當于簡單加強版的分散式控制，實際操作中需要不斷的試驗找到合適的加權系數函數，且期望道路發(fā)生變化時，原來的加權系數函數可能不能勝任新的道路。并且AFS系統(tǒng)與ESC系統(tǒng)之間獨立進行決策，找到適合自己控制目標的最優(yōu)控制策略，兩個系統(tǒng)之間并未有信息的交互，未考慮AFS系統(tǒng)與ESC系統(tǒng)在極限工況爭奪車輛控制權的可能性。