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原文传递车辆横向控制方法和装置

专利名称：	车辆横向控制方法和装置
摘要：	本发明提供一种车辆横向控制方法及装置。所述方法包括：利用横向控制模型，获得车辆的输出向量与控制量之间的关系，所述横向控制模型是根据车辆的状态向量、输出向量与控制量之间的关系建立的；利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量；利用所述最优控制量对车辆进行横向控制。本发明所提供的车辆横向控制方法及装置能够使得计算车辆横向控制的控制量时，依据的参数变量更容易获取，从而简化计算条件及泛化算法能力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	百度在线网络技术(北京)有限公司
发明人：	邵启扬;彭夏鹏;秦文闯;吕旭光;唐科;黄加勇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910353985.9
公开号：	CN110027547A
代理机构：	北京市铸成律师事务所
代理人：	杨瑾瑾;林蕾
分类号：	B60W30/00(2006.01);B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	100085 北京市海淀区上地十街10号百度大厦三层
主权项：	1.一种车辆横向控制方法，其特征在于，包括：利用横向控制模型，获得车辆的输出向量与控制量之间的关系，所述横向控制模型是根据车辆的状态向量、输出向量与控制量之间的关系建立的；利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量；利用所述最优控制量对车辆进行横向控制。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述横向控制模型为： X(k+1)＝A×X(k)+B×U(k)； Y(k+1)＝C×X(k+1)；其中， X(k)为k时刻车辆的状态向量，Y(k)为k时刻车辆的输出向量；A为系统矩阵；B为输入矩阵；C为输出矩阵；U(k)为输出给下游的偏航角速度控制量；为偏航角度，为的一阶导数，为的二阶导数；y为车体坐标系下车辆与参考轨迹线的横向偏差。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统矩阵是利用运动学模型和理想动力学模型构建的。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述系统矩阵为：或者，其中，ΔT为预设计算周期；v为速率；ω为自设频率；ζ为自设阻尼值；为偏航角度；为速率期望值；为偏航角度期望值。 5.根据权利要求2-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述输入矩阵为：所述输出矩阵为 6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量，包括：将所述代价函数的导函数取值为0得到优化方程；将所述横向控制模型中的输出向量Y(k)值代入所述优化方程，求解所述优化方程得到的U(k)为所述最优控制量。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述代价函数为：为k时刻Y的期望状态，由读入规划轨迹计算得到；U(k)为k时刻的输出控制量；Q(k)为施加在状态输出量偏差上的权重；R(k)为施加在输出控制量上的权重。 8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述最优控制量对车辆进行横向控制之前，包括：确定预测域和控制域；所述预测域用于限定车辆的状态向量、输出向量的个数；所述控制域表示所述最优控制量的计算个数。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预测域为：其中，s为预测域长度的最大值；Pm为预测域的最大值；V×T为当前车速在一个控制周期内前进的距离；所述控制域为：M＝P/n；其中，n为按照控制需求选取的倍数关系。 10.一种车辆横向控制装置，其特征在于，包括：横向控制模型计算模块：用于利用横向控制模型，获得车辆的输出向量与控制量之间的关系，所述横向控制模型是根据车辆的状态向量、输出向量与控制量之间的关系建立的；最优控制量计算模块：用于利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量；控制模块：用于利用所述最优控制量对车辆进行横向控制。 11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述横向控制模型为： X(k+1)＝A×X(k)+B×U(k)； Y(k+1)＝C×X(k+1)；其中， X(k)为k时刻车辆的状态向量，Y(k)为k时刻车辆的输出向量；A为系统矩阵；B为输入矩阵；C为输出矩阵；U(k)为输出给下游的偏航角速度控制量；为偏航角度，为的一阶导数，为的二阶导数；y为车体坐标系下车辆与参考轨迹线的横向偏差。 12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述系统矩阵是利用运动学模型和理想动力学模型构建的。 13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述系统矩阵为：或者，其中，ΔT为预设计算周期；v为速率；ω为自设频率；ζ为自设阻尼值；为偏航角度；为速率期望值；为偏航角度期望值。 14.根据权利要求11-13中任意一项所述的装置，其特征在于，所述输入矩阵为：所述输出矩阵为 15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述最优控制量计算模块包括：优化方程构建单元：用于将所述代价函数的导函数取值为0得到优化方程；优化方程求解单元：用于将所述横向控制模型中的输出向量Y(k)值代入所述优化方程，求解所述优化方程得到的U(k)为所述最优控制量。 16.根据权利要15所述的装置，其特征在于，所述代价函数为：为k时刻的Y期望状态，由读入规划轨迹计算得到；U(k)为k时刻的输出控制量；Q(k)为施加在状态输出量偏差上的权重；R(k)为施加在输出控制量上的权重。 17.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：预测范围确定模块：用于确定预测域和控制域；所述预测域用于限定车辆的状态向量、输出向量的个数；所述控制域表示所述最优控制量的计算个数。 18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述预测域为：其中，s为预测域长度的最大值；Pm为预测域的最大值；V×T为当前车速在一个控制周期内前进的距离；所述控制域为：M＝P/n；其中，n为按照控制需求选取的倍数关系。 19.一种车辆横向控制装置，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至9中任一项所述的方法。 20.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的方法。
所属类别：	发明专利