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原文传递一种智能车辆横向纵向综合控制系统及控制方法

专利名称：	一种智能车辆横向纵向综合控制系统及控制方法
摘要：	本发明公开了一种智能车辆横向纵向综合控制系统及控制方法，所述系统包括决策模块、控制模块和执行模块；所述决策模块对车辆未来轨迹进行规划，生成规划轨迹、规划位置、规划速度、规划加速度、约束条件和深度阈值；所述控制模块，按所要跟踪的轨迹计算各参量，通过重复修正作用于执行车辆的方向盘转角和油门刹车变化保证车辆按规划轨迹行驶；所述执行模块向控制模块反馈实际位置和实际速度。本发明可用于各种工况下行驶的车辆，以尽量小的计算代价保证车辆对规划路径的跟踪精度和行驶的稳定性，大大降低了对车载处理器性能的要求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏开放大学(江苏城市职业学院)
发明人：	顾筠;林小宁;范骏;周海峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910609561.4
公开号：	CN110281912A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	梁涛
分类号：	B60W30/02(2012.01);B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	210036 江苏省南京市鼓楼区江东北路399号
主权项：	1.一种智能车辆横向纵向综合控制系统，其特征在于：包括决策模块、控制模块和执行模块；所述决策模块，用于通过对车辆所处环境的感知，对未来轨迹进行规划，生成并向控制模块发送规划轨迹、规划位置、规划速度、规划加速度和约束条件；所述控制模块包括纵向控制器和横向控制器；所述纵向控制器，用于依据决策模块发送的规划位置、规划速度、规划加速度和执行模块反馈的实际车速、实际位置，计算并向执行模块发送增量式刹车或油门信号，实现车辆的纵向控制；所述横向控制器，用于依据决策模块下发的规划轨迹、约束条件、预设的深度阈值和执行模块反馈的实际车速，计算并向执行模块发送位置式方向盘转角信号，实现车辆的横向控制；所述执行模块，用于接收控制模块发送的刹车或油门信号以及方向盘转角信号，实际作用到被控车辆，并同时向控制模块反馈实际车速和实际位置。 2.根据权利要求1所述的一种智能车辆横向纵向综合控制系统，其特征在于：所述纵向控制器为串级PID电路，包括位置PID闭环控制器、速度PID闭环控制器和加速度开环控制器，分别位于串级PID电路的外环、中间环和内环；所述位置PID闭环控制器的输入为规划位置和实际位置的位置偏差，输出为速度补偿量；所述速度PID闭环控制器的输入为以速度补偿量和速度偏差，输出为加速度补偿量；所述加速度开环控制器，用于依据加速度补偿量、规划加速度和实际车速查询变速箱标定逻辑表，从而得到增量式刹车或油门信号。 3.根据权利要求1所述的一种智能车辆横向纵向综合控制系统的控制系统，其特征在于：所述横向控制器包括前馈控制模块和反馈控制模块；所述前馈控制模块，用于依据横向偏差和横向偏差变化率进行前馈计算，输出前馈控制量；所述反馈控制模块，用于依据车辆动力学模型、预设的深度阈值和决策模块发送的参数进行收敛深度可控的MPC运算，计算出反馈控制量。 4.根据权利要求3所述的一种智能车辆横向纵向综合控制系统的控制系统，其特征在于：所述收敛深度可控的MPC算法的代价函数和约束条件如下：代价函数：约束条件：式中：Q、R为权重矩阵；Δudyn(t+i\|t)为控制增量；ρ为权重系数；ε为松弛因子；NP为预测时域参数；Nc为控制时域参数；yhc为硬约束输出；ysc为软约束输出；yhc，min、yhc，max为硬约束极限值；ysc，min、ysc，max为软约束极限值；Δudyn为运动学中控制增量；Udyn为运动学控制量；Δudyn，min、Δudyn，max为运动学控制增量的极限值；Udyn，min、Udyn，max为运动学控制值的极限值。 5.一种智能车辆横向纵向综合控制方法，基于权利要求1-4任一所述的一种智能车辆横向纵向综合控制系统，其特征在于，所述方法包括纵向控制方法和横向控制方法，总的步骤如下：步骤1：决策模块通过对车辆所处环境的感知，对未来轨迹进行规划，生成规划轨迹、规划位置、规划速度、规划加速度和约束条件发送给控制模块；步骤2：控制模块中，纵向控制器依据决策模块下发的规划位置、规划速度、规划加速度和执行模块反馈的实际车速、实际位置计算出增量式刹车或油门信号发送给执行模块，实现车辆的纵向控制，横向控制器依据决策模块下发的规划轨迹、约束条件、预设的深度阈值和执行模块反馈的实际车速计算出位置式方向盘转角信号发送给执行模块，实现车辆的横向控制；步骤3：执行模块：接收来自控制模块的刹车或油门信号以及方向盘转角信号，实际作用到被控车辆，并反馈实际车速和实际位置给控制模块。 6.根据权利要求5所述的一种智能车辆横向纵向综合控制方法，其特征在于：所述纵向控制方法包括以下步骤：步骤1：位置PID闭环控制器以规划位置和实际位置计算出位置偏差作为输入，计算输出为速度补偿量；步骤2：速度PID闭环控制器以速度补偿量和速度偏差计算出的作为输入，计算输出加速度补偿量；步骤3：加速度开环控制器依据加速度补偿量、规划加速度和实际车速查询变速箱标定逻辑表得到增量式刹车或油门信号，实现车辆的纵向控制。 7.根据权利要求5所述的一种智能车辆横向纵向综合控制系统的控制方法，其特征在于：所述横向控制方法包括以下步骤：步骤1：前馈控制模块依据横向偏差和横向偏差变化率进行前馈计算输出前馈控制量；步骤2：反馈控制模块依据车辆动力学模型、预设的深度阈值和决策模块下发的参数进行收敛深度可控的MPC运算，计算出反馈控制量。
所属类别：	发明专利