[发明专利]一种驾驶员在环的人车协同转向滚动优化控制方法

说明书

本发明提供了一种驾驶员在环的人车协同转向滚动优化控制方法，具体步骤如下：一、建立车辆二自由度动力学模型与车辆运动学模型；二、利用危险评估模糊逻辑确定干预程度系数；三、建立人车协同转向系统模型；四、采用模型预测方法进行人车协同转向系统控制器设计；五、进行驾驶权分配并计算控制量完成控制；本方法在驾驶员驾驶汽车有可能发生危险时能够在线实时辅助驾驶员进行操作，在驾驶员正常操作车辆时能够不干预驾驶员操作，车辆行驶在安全区域时，驾驶员拥有车辆转向的绝对控制权，控制器完全不干预驾驶员正确的转向操作，超出安全区域后根据驾驶员操作行为和车辆位置实时决定干预程度并协同驾驶员完成转向操作。

技术领域

本发明属于汽车驾驶控制领域，涉及一种人车协同驾驶策略，更加具体的来讲，涉及一种考虑驾驶员在环的人车协同转向控制方法。

背景技术

随着道路上汽车数量的增加，道路交通环境将会日益复杂，人类驾驶员面对如此纷繁复杂的环境，常常会有一时的疏忽大意，这种情况下极易造成交通事故，如何保障驾驶员安全驾驶汽车是亟待解决的问题。无人驾驶汽车是一种把人类驾驶员从复杂驾驶任务中解脱出来的有效手段。然而，在无人驾驶技术和相关法律法规尚不完善的情况下，开发先进的人车协同控制技术是保障驾驶员行车安全十分有效的途径。当前，众多研究学者和汽车相关企业在人车协同驾驶方面投入极大热情，是驾驶自动化在当前技术水平下的主要目标。

现有人车协同驾驶过程中驾驶员行为有着个性化、驾驶时间长易疲劳和难以预测的特点，同时应对未知和危险工况能力十分薄弱，如何保障驾驶员在未知和危险工况下安全性是人车协同驾驶必须解决的问题。

发明内容

本发明为解决驾驶员在未知和危险工况下易误操作的问题，提出一种可以在线纠正驾驶员误操作的协同转向滚动优化控制方法。

本发明所述的一种驾驶员在环的人车协同转向滚动优化控制方法，是采用如下技术方案实现的：

一种考虑驾驶权实时分配的人车协同转向控制方法，基于一种驾驶员和协同转向控制器同时在环的驾驶模式，该种模式下当驾驶员的驾驶行为不出现错误时，车辆的驾驶权完全由驾驶员支配，在驾驶员驾驶行为出现错误时，将驾驶员的驾驶权重减小甚至减少至零，由协同转向控制器辅助驾驶员协同控制转向，其特征在于，本方法具体步骤如下：

步骤一、建立车辆二自由度动力学模型与车辆运动学模型：

建立大地坐标系：原点O固结于地面，X轴通常与车辆初始运动方向重合，X轴沿逆时针方向旋转90度的方向为Y轴的正方向建立大地坐标系；

建立车辆坐标系：以车辆动力学模型中车辆质心o为坐标原点，沿着车辆前进的方向为x轴的正方向，x轴沿逆时针方向旋转90度的方向为y轴的正方向建立车辆坐标系；

用车辆运动学模型表征车辆的操纵稳定性与车辆的侧向运动的关系，并用车辆二自由度动力学模型表征车辆的操纵稳定性和车辆的横摆运动之间的关系，具体过程如下：

假定车辆是一个刚性体，车辆装置着四个不会发生形变的车轮，并以车辆前轮作为转向轮，根据车辆运动学方程以及车辆运动的几何关系得到车辆运动学模型如式(1)所示：

式中x_o为车辆质心o的纵向位移，单位m；y_o为车辆质心o的侧向位移，单位m；v为车辆质心的速度，单位m/s；r为车辆的横摆角速度，单位rad/s；ψ为车辆的航向角，单位rad；β为车辆的质心侧偏角，单位rad；

考虑到实际道路的曲率通常很小，车辆在这段实际道路区域内行驶时航向角ψ同样认为是很小的，且实际上车辆的质心侧偏角β变化范围也很小，所以有：sin(ψ+β)≈ψ+β，cos(ψ+β)≈1，结合式(1)可以得到简化的车辆运动学模型，如式(2)所示：