[发明专利]一种弯道自适应巡航方法

说明书

本发明公开了一种弯道自适应巡航控制方法。本发明在纵向跟驰控制上增加了横向控制器，车辆可以在弯道工况跟随前车行驶并保证车辆的稳定性和路径跟踪能力。纵向控制使用了考虑前车加速度的车间距策略模型和MPC（模型预测控制）算法，考虑了纵向跟驰的安全性、舒适性和燃油经济性。横向控制使用了二自由度单车模型和ADRC（自抗扰控制）算法，并设计了理想横摆角，考虑纵向速度对车辆弯道行驶的影响，以车辆前轮转角和理想角速度为输入控制了车辆横摆角和横向距离误差，实现了车辆在弯道工况的稳定跟车行驶和路径保持的能力。而且ADRC算法对车辆特性变化的鲁棒性强，对模型依赖度低。

技术领域

本发明涉及一种弯道自适应巡航算法，主要针对车辆在弯道巡航的情况。

背景技术

随着汽车保有量的逐年增加，由此引发的交通问题也日渐严重，汽车辅助驾驶系统也成为汽车行业的热点。(ACC)自适应巡航作为汽车辅助系统的重要组成部分也越来越多的被使用到车辆上。

现有的(ACC)自适应巡航多考虑纵向的跟驰和定速巡航，但是遇到弯道需要驾驶员的介入。在弯道行驶中，纵向速度过快会产生车辆的横向偏差和方向偏差，影响到车辆的稳定性和路径跟踪，而且车辆是一个强耦合、非线性的系统。因此，在弯道控制中，控制算法不仅需要考虑与前车的安全距离，还要考虑纵向速度对横向控制的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提出来一种适应弯道的巡航算法。本算法在基于现有的跟驰算法上加上横向控制器，实现弯道工况也可跟驰前方车辆。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种适应弯道的巡航算法，纵向控制器是根据MPC(模型预测控制)算法设计的跟驰算法，考虑了纵向控制安全性、舒适性、快速性。而设计的弯道横向控制器是一个二输入二输出的耦合系统，通过ADRC(自抗扰控制)实现解耦，最终实现车辆在弯道工况中保持横向稳定和纵向安全跟车。

一、建立纵向跟驰模型

根据自车与前车的纵向运动学关系，建立了考虑前车加速度的车间距策略模型。

期望车间距离d_des采用恒定车头时距计算，v_h为自车速度，v_p为前车速度，T₀为车间时距，d₀为最小安全距离，Δd、Δv为距离误差和速度误差。

Δd＝d_des-d，d_des＝v_hT₀+d₀，Δv＝v_p-v_h (1)

实际加速度a_h和期望加速度a_des存在时延T₀

根据自车与前车之间的纵向运动学关系建立如下状态空间方程：

其中，状态量取为x＝[Δd Δv a_h]^T，控制量u＝a_des，干扰量ω＝a_p为前车加速度，T_s为采样时间。

x(k)＝[Δd Δv a_h]^T u ＝a_des ω＝a_p (4)

式(3)为车辆纵向跟车模型，该车辆纵向跟车模型不仅考虑自车的加速度，

而且将前车的加速度作为干扰项考虑进来，可保证车辆的纵向安全性、跟车性和舒适性。

性能指标和约束设计