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原文传递一种基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法

专利名称：	一种基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法
摘要：	本发明公开了一种基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法，包括如下步骤：确定车辆的物理参数；根据车辆的动力学关系建立偏差状态空间模型；根据车辆当前所处位置，获得车辆的参考行驶状态；采集车辆的实际行驶状态，计算当前时刻的横向偏差；使用预测函数控制方法计算前轮转角以保证车辆在车道中心线行驶；将计算出的前轮转向角度送给转角控制执行单元，滚动优化求解。利用本发明方法，能够使前轮转角车辆在各类道路上保持在车道中心行驶，车辆可以迅速响应车道中心线的变化，同时具有超调量小，稳定等优点。
专利类型：	发明专利
申请人：	浙江大学
发明人：	谢磊;李威;张志铭;苏宏业
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T01:00:00+0805
申请号：	CN201911391945.X
公开号：	CN111086510A
代理机构：	杭州天勤知识产权代理有限公司
代理人：	胡红娟
分类号：	B60W30/12;B60W50/00;B60W10/20;B62D15/02;B;B60;B62;B60W;B62D;B60W30;B60W50;B60W10;B62D15;B60W30/12;B60W50/00;B60W10/20;B62D15/02
申请人地址：	310013 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)确定车辆的物理参数，包括汽车质量m，前轴距离重心的距离lf，后轴距离重心的距离lr，汽车的转动惯量Iz，前轮的侧偏刚度Caf，后轮的侧偏刚度Car； (2)根据车辆动力学关系建立车辆横向偏差状态空间模型； (3)根据车辆当前所处位置，获得车辆的参考行驶状态； (4)采集车辆的实际行驶状态，计算当前时刻实际行驶状态与参考行驶状态的横向偏差； (5)根据当前时刻的横向偏差，使用预测函数控制方法计算车辆的前轮转向角以保证车辆在车道中心线行驶； (6)将计算得到的转向角输入给车辆的转向控制执行单元； (7)根据设置的控制周期，重复步骤3到步骤6，控制车辆沿车道中心行驶。 2.根据权利要求1所述的基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法，其特征在于，步骤(2)中，建立车辆横向偏差状态空间模型的具体步骤如下： (2-1)建立如下车辆横向动力学状态空间模型：其中，y表示车辆横向位置，表示车辆横向速度，ψ表示车辆航向角，表示车辆航向角速度，Vx表示车辆纵向速度，δ表示车辆前轮转向角，Caf和Car表示前、后轮的侧偏刚度，lf和lr表示前、后轴距离重心的距离，Iz表示汽车的转动惯量，m表示汽车的质量； (2-2)将车辆横向动力学状态空间模型转换为车辆横向偏差状态空间模型：其中，e1表示车辆到道路中心线的横向距离偏差，表示车辆到道路中心线的横向距离偏差的导数，e2表示车辆与道路参考点的航向角度偏差，表示车辆与道路参考点的航向角度偏差的导数，表示道路参考点的期望航向角速度； (2-3)设置采样周期为T，将步骤(2-2)中的车辆横向偏差状态空间模型离散化，得到其中，e1(k)表示为k时刻车辆到道路中心线的横向距离偏差，表示为k时刻车辆到道路中心线的横向距离偏差的导数，e2(k)表示为k时刻车辆与道路参考点的航向角度偏差，表示为k时刻车辆与道路参考点的航向角度偏差的导数，以此类推。 3.根据权利要求2所述的基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法，其特征在于，步骤(3)中，车辆的参考行驶状态包括：全局横坐标Xdes、全局纵坐标Ydes、全局航向角ψdes和全局航向角速度 4.根据权利要求2所述的基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法，其特征在于，步骤(4)中，所述横向偏差的计算方法为：其中，Vy表示车辆横向速度。 5.根据权利要求2所述的基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法，其特征在于，步骤(5)中，使用预测函数控制方法计算车辆的前轮转角的具体步骤如下： (5-1)使用离散后的车辆横向偏差状态空间模型构造模型预测方程，其中，ny表示预测步长，ξm(k)表示为k时刻的车辆横向偏差模型值，矩阵A，B，G含义如下： (5-2)求解下式计算出前轮转角，其中，ξp(k)表示为k时刻的车辆横向偏差实际值， λ表示期望响应时间。 6.根据权利要求2所述的基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法，其特征在于，步骤(7)中，所述的控制周期等于采样周期T。
所属类别：	发明专利