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原文传递带挂卡车的自动倒车控制方法及系统

专利名称：	带挂卡车的自动倒车控制方法及系统
摘要：	本发明公开一种带挂卡车的自动倒车控制方法及系统，其通过建立带挂卡车的车辆运动学模型，向前预测一定时间范围内的带挂卡车的运动状态，并设计一个目标函数，根据被控系统的模型预测一定时域范围内被控系统的状态，求解目标函数的最优解来获取最优目标方向盘转角，使挂车的位置、横摆角与目标轨迹之间的偏差最小，将这个最优目标方向盘转角用于当前倒车控制系统，从而控制倒车控制系统沿着期望的状态自动倒车，从而能够实现代替驾驶员完成自动倒车过程中的精准控制，极大减少了倒车过程中来回调整的时间，减轻了驾驶员的负担，提高了效率，并减少了燃油消耗。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉光庭科技有限公司
发明人：	苏晓聪;崔鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910154819.6
公开号：	CN109823335A
代理机构：	武汉河山金堂专利事务所(普通合伙)
代理人：	胡清堂
分类号：	B60W30/06(2006.01);B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	430000 湖北省武汉市东湖新技术开发区凤凰园三路一号
主权项：	1.一种带挂卡车的自动倒车控制方法，其特征在于，所述带挂卡车的自动倒车控制方法包括以下步骤： S1、根据牵引车的位置、横摆角以及目标轨迹建立车辆运动学模型，根据车辆运动学模型对不同方向盘角度计算相应的一定时刻后的车辆状态； S2、建立挂车与目标轨迹之间的位置误差和航向角误差的目标函数，将不同方向盘角度输入下计算得到的车辆状态与目标轨迹进行比对，将对比偏差代入目标函数求解目标函数值； S3、选择最小目标函数值所对应的方向盘角度，将这个方向盘角度输出给倒车控制系统进行倒车控制。 2.根据权利要求1所述带挂卡车的自动倒车控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下分步骤： S11、根据牵引车的位置、横摆角以及目标轨迹建立车辆运动学模型； S12、将方向盘的角度范围按照一定的分辨率离散化为一个个的角度值； S13、根据车辆运动学模型对每个离散化的角度值计算相应的一定时刻后的车辆状态。 3.根据权利要求2所述带挂卡车的自动倒车控制方法，其特征在于，所述根据车辆运动学模型对每个离散化的角度值计算相应的一定时刻后的车辆状态，即表示基于每个离散化的角度值，使用矩形法对车辆运动学模型的微分方程组求解预测时域内的定积分。 4.根据权利要求1所述带挂卡车的自动倒车控制方法，其特征在于，所述车辆运动学模型如下：上式中， xtractor为牵引车后轴中心处的x坐标值； ytractor为牵引车后轴中心处的y坐标值； xtrailer为挂车后轴中心处的x坐标值； ytrailer为挂车后轴中心处的y坐标值； φtractor为牵引车的横摆角； φtrailer为挂车的横摆角； βdowel为牵引车牵引销处的侧滑角； vtractor为牵引车的车速； δf为牵引车前轮偏角； θ为挂车与牵引车之间的夹角； l为牵引车的轴距； l1为牵引车前轴到牵引销处的距离； l2为挂车后轴到牵引销处的距离。 5.根据权利要求4所述带挂卡车的自动倒车控制方法，其特征在于，所述牵引车位置、横摆角以及牵引车和挂车之间的夹角是从车载系统的定位模块获取，车辆的速度从车身CAN总线获取，目标轨迹从车载系统的决策模块获取。 6.根据权利要求4所述带挂卡车的自动倒车控制方法，其特征在于，所述挂车的状态根据牵引车的状态来获取：其中，控制量为牵引车的车速以及前轮偏角状态量为牵引车的位置、横摆角以及挂车与牵引车之间的夹角 7.根据权利要求6所述带挂卡车的自动倒车控制方法，其特征在于，所述目标函数包括目标方程和约束方程：所述目标方程如下：其中，上式右边第一项(xtrailer-xref)2+(ytrailer-yref)2表达的是挂车与目标轨迹之间的位置误差，右边第二项表达的是挂车与目标轨迹之间的横摆角误差；上式中的系数a、b分别为位置误差的权重值和横摆角误差的权重值，权重值越高，那么相应的误差项在目标方程中占据的比重越大；所述约束方程用于约束牵引车和挂车的夹角，根据不同车型存在不同的约束角度。 8.一种带挂卡车的自动倒车控制系统，其特征在于，所述带挂卡车的自动倒车控制系统包括以下功能模块：状态预测模块，用于根据牵引车的位置、横摆角以及目标轨迹建立车辆运动学模型，根据车辆运动学模型对不同方向盘角度计算相应的一定时刻后的车辆状态；目标角度求解模块，用于建立挂车与目标轨迹之间的位置误差和航向角误差的目标函数，将不同方向盘角度输入下计算得到的车辆状态与目标轨迹进行比对，将对比偏差代入目标函数求解目标函数值；最优控制模块，用于选择最小目标函数值所对应的方向盘角度，将这个方向盘角度输出给倒车控制系统进行倒车控制。 9.根据权利要求8所述带挂卡车的自动倒车控制系统，其特征在于，所述状态预测模块包括以下功能单元：模型建立单元，用于根据牵引车的位置、横摆角以及目标轨迹建立车辆运动学模型；角度离散单元，用于将方向盘的角度范围按照一定的分辨率离散化为一个个的角度值；状态计算单元，用于根据车辆运动学模型对每个离散化的角度值计算相应的一定时刻后的车辆状态。 10.根据权利要求9所述带挂卡车的自动倒车控制方法，其特征在于，所述状态计算单元具体用于基于每个离散化的角度值，使用矩形法对车辆运动学模型的微分方程组求解预测时域内的定积分。
所属类别：	发明专利