[发明专利]一种基于道路曲率的可拓前馈车道保持控制方法

说明书

本发明公开了一种基于道路曲率的可拓前馈车道保持控制方法，步骤1，建立车辆二自由度动力学模型；步骤2，根据二次多项式进行车道线拟合计算；步骤3，设计前馈可拓控制器；包括：步骤3.1前馈可拓控制器特征量和域界划分；步骤3.2计算前馈关联函数；步骤3.3前馈模式识别；步骤3.4计算前馈可拓控制器输出量；步骤4，设计下层可拓控制器；包括：步骤4.1，下层可拓特征量提取和域界划分；步骤4.2，计算下层可拓控制器关联函数；步骤4.3，下层测度模式识别；步骤4.4，输出下层控制器；步骤5，计算控制量输出。本发明将可拓控制运用到智能汽车车道保持控制中，使得智能汽车跟踪车道线不仅跟踪位置精度达到较高要求，同时保证运动状态具有更好的稳定性。

技术领域

本发明属于智能汽车控制技术领域，特别涉及一种基于道路曲率的可拓前馈车道保持控制方法。

背景技术

为满足安全、高效、智能化交通发展的要求，智能汽车成为其发展和研究的重要载体和主要对象，尤其是电动智能汽车对于改善环境污染、提高能源利用率、改善交通拥挤问题有着很大作用。其中，智能汽车在道路行驶过程中，车道保持能力逐渐成为关注的热点之一，尤其是弯道保持和高速车道保持性能。

智能汽车车道保持控制基于普通车辆平台，架构计算机、视觉传感器、自动控制执行机构以及信号通讯设备，实现自主感知、自主决策和自主执行操作保证安全行驶功能。常见车辆多为前轮驱动，通过调节前轮转角保证车辆横向控制精度和车辆行驶的安全性稳定性。车道保持基于摄像头等视觉传感器，通过车道线检测提取车道线信息，同时获取车辆在车道中的位置，确定下一时刻需要执行的前轮转角。具体控制方式主要有两种：预瞄式参考系统和非预瞄式参考系统，预瞄式参考系统主要以车辆前方位置的道路曲率作为输入，根据车辆与期望路径之间的横向偏差或航向偏差为控制目标，通过各种反馈控制方法设计对车辆动力学参数鲁棒的反馈控制系统，如基于雷达或摄像头等视觉传感器的参考系统。非预瞄式参考系统根据车辆附近的期望路径，通过车辆运动学模型计算出描述车辆运动的物理量，如车辆横摆角速度，然后设计反馈控制系统进行跟踪，此发明基于预瞄式控制方法，获取前方车辆运行点处的多个期望车辆状态，完成多状态反馈的可拓车道保持控制方法的设计。

发明内容

从目前主要研究内容看，智能汽车大弯道和高速下车道保持控制精度和稳定性是研究的热点，本发明针对高速下智能汽车大弯道大曲率下车道保持的控制精度问题，提出一种基于道路曲率的可拓前馈车道保持控制方法。

本发明将可拓控制方法运用到智能汽车车道保持控制方法中，保证车辆运动过程中始终在车道范围内运动。车道保持的控制目标是保证车辆运动过程中车辆距离左侧车道线和右侧车道线的距离相等，以及航向偏差为0。考虑到智能汽车在半径较小的大弯道车道处，车道偏离问题严重，本发明基于道路变化曲率，设计一种前馈式可拓车道保持控制方法，上层前馈可拓控制器作为下层基于偏差的可拓控制的前馈补偿量，可以提高车辆在大弯道运动过程中的保持精度。

本发明的有效效益为：

(1)主要考虑了车道为大曲率弯道，在原有的基于偏差的可拓控制器基础上增加了基于偏差的前馈可拓控制器，提高了车辆在经过大弯道时的响应速度，减小稳态误差和超调量。

(2)创新性的将可拓控制运用到智能汽车车道保持控制中，使得智能汽车跟踪车道线不仅跟踪位置精度达到较高要求，同时保证运动状态具有更好的稳定性，尤其是针对高速运动下的大弯道车道保持具有更加突出的表现。

附图说明

图1：基于道路曲率的前馈可拓车道保持控制方法框图；

图2：二自由度车辆动力学模型；

图3：轨迹跟踪预瞄偏差动力学模型；

图4：前馈可拓集合划分；

图5：多维可拓集合区域划分图；