[發明專利]一種基于模型預測控制的自適應巡航控制算法

在審

• 申請號: 202210494715.1
• 申請日: 2022-05-07
• 公開（公告）號: CN114889599A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 羅馬思陽;郭健;張明甲
• 申請（專利權）人: 廣西睛智汽車技術有限公司
• 主分類號: B60W30/16
• 分類號: B60W30/16;B60W50/00
• 代理公司: 北京沁優知識產權代理有限公司 11684
• 代理人: 方仕杰

1.一種基于模型預測控制的自適應巡航控制算法，應用于上層控制器，所述上層控制器連接一下層控制器，其特征在于，所述自適應巡航控制算法包括：

步驟S1，本車上的傳感器實時采集本車速度、本車加速度、前后行駛的兩車之間的相對距離以及所述兩車之間的相對速度，并根據所述本車加速度計算得到本車加速度變化率，以及根據所述相對速度計算得到前車加速度擾動量；

步驟S2，將所述本車速度、所述本車加速度、所述相對速度、所述相對距離和所述本車加速度變化率作為第一控制數組，并根據所述第一控制數組和所述前車加速度擾動量建立一預測模型，將所述第一控制數組作為所述預測模型的輸入，使得所述預測模型輸出下一時刻的預測輸出量；

步驟S3，按照預設的參數約束條件對所述第一控制數組進行約束，得到第二控制數組，將所述第二控制數組作為所述預測模型的輸入，使得所述預測模型輸出下一時刻的參考軌跡量，并將所述參考軌跡量、所述預測輸出量和所述第一控制數組輸入預設的一目標函數中，使得所述目標函數輸出一狀態差距值，所述狀態差距值用于表明兩車之間的運動狀態差距；

步驟S4，根據所述目標函數與所述預測模型的轉換關系對所述目標函數進行化簡處理，并在所述狀態差距值最小時輸出相對應的預測模型；

步驟S5，所述下層控制器根據所述狀態差距值最小時的所述預測模型對所述本車的跟車行駛狀態進行調整。

2.根據權利要求1所述的基于模型預測控制的自適應巡航控制算法，其特征在于，所述預測模型的狀態方程配置為：

y(k)＝Cx(k)-S；

其中，x(k)＝[d,v_f,v_ref,a_f,j]^T，u(k)＝[d,v_f,v_ref,a_f,j]^T，y(k)＝[Δd,v_f,v_ref,a_f,j]^T，Δd＝d-d_safe0，d_safe＝v_ft_h；

k用于表示當前時刻，d用于表示當前時刻的所述相對距離，v_f用于表示當前時刻的所述本車速度，v_ref用于表示當前時刻的所述相對車速，a_f用于表示當前時刻的所述本車加速度，j用于表示當前時刻的所述本車加速度，T_S用于表示所述傳感器的采集時間，T用于表示下一時刻與當前時刻的時間差，t_h用于表示當前時刻的車頭時距，t用于表示下層控制器滯后時間。

3.根據權利要求1所述的基于模型預測控制的自適應巡航控制算法，其特征在于，所述目標函數配置為：

其中，Np用于表示預測時域，Nc用于表示控制時域，y_a(k+i|k)用于表示在k時刻預測k+i時刻的所述預測輸出量，y_rel(k+i|k)用于表示在k時刻預測k+i時刻的所述參考軌跡量，u(k+i)用于表示在k+i時刻的所述第一控制數組，R＝1,Q＝(γ_d,γ_ref,γ_af,γ_j),γ_d、γ_ref、γ_af、γ_j≥0。

4.根據權利要求2所述的基于模型預測控制的自適應巡航控制算法，其特征在于，所述步驟S2與所述步驟S3之間還包括步驟S2A，所述步驟S2A包括根據當前時刻的所述第一控制數組和上一時刻的所述第一控制數組建立反饋矯正方程，并將所述反饋矯正方程引入所述預測模型，得到矯正后的所述預測模型。