[发明专利]一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法

说明书

本发明涉及一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法。包含以下步骤：步骤1，建立被控车辆模型；步骤2，设计改进Pure Pursuit路径跟踪控制器；步骤3，前轮转角补偿控制器；步骤4，纵向车速模糊控制器。步骤5，设计车轮转矩PID控制器。其中改进Pure Pursuit路径跟踪控制器中前视距离通过纵向车速模糊控制器和路径曲率信息在线自适应得到，前轮转角补偿控制器中的相应参数由粒子群算法线下调节得到。本发明提出的基于改进Pure Pursuit算法的智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法相比传统Pure Pursuit路径跟踪控制方法可以在提升路径跟踪精度的同时，改善车辆的行驶侧倾稳定性。

技术领域

本发明涉及智能车辆运动控制领域；尤其是涉及一种基于改进Pure Pursuit算法和运用粒子群算法优化前轮转角补偿控制器系数的路径跟踪控制方法。

背景技术

运动作为智能车辆领域的核心技术之一，主要研究内容是如何在考虑相关约束的前提下，控制车辆沿预定路径行驶，并且满足车辆安全性、稳定性和舒适性的要求。PurePursuit算法以目标点处车辆的横向偏差作为控制器输入，控制系统设计简单，大偏差和道路曲率不连续情况下同样适用，具有很好的鲁棒性。

Pure Pursuit控制算法的前视距离受其他参数影响较大，而前视距离的选取是系统跟踪性能好坏的决定性因素。目前的Pure Pursuit控制器设计中，通常将前视距离表示为纵向车速的一次或二次函数。专利CN106004996A中设定前视距离为定值，通过距离车辆最近点和前视距离处目标点之间的连线角度对前轮转角进行修正，虽然一定程度上改善了系统对目标路径的跟踪性能，但是随着车速的提升，跟踪误差会加速上升；专利CN104960520A将前视距离表示为纵向车速的二次函数关系，虽然在一定程度上比定前视距离系统跟踪路径的性能有所提升，但该方法未考虑到道路曲率对前视距离的影响，其跟踪精度随道路曲率增大而下降。另外，上述两种方案中，均未考虑路径跟踪过程中车辆的侧倾稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明需要提出基于改进Pure Pursuit算法的一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法，即要提升Pure Pursuit算法对目标路径的跟踪精度，还要考虑路径跟踪过程中车辆的侧倾稳定性。

为了实现以上目标，本发明的技术方案是：基于改进Pure Pursuit算法的一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法，包括以下步骤：

步骤1：在Carsim中建立车辆模型作为被控车辆参考模型；并设定模型输出量依次为：纵向速度vx、纵向位置X、横向位置Y、车身侧倾角输入量依次为：前轮转角δf、后轮转角δr、前轮车轮转矩Tf、后轮车轮转矩Tr。