[发明专利]基于双模型复合的车辆路径跟踪控制方法

说明书

本发明公开智能汽车控制领域中的一种基于双模型复合的车辆路径跟踪控制方法，利用环境感知模块实时采集信息，规划出一条无障碍的参考路径，将车辆在这条参考路径上的参考位置信息、参考横摆角、参考转向角传递给决策模块，转角权值选择模块根据车速计算出转角权值ω₁、ω₂，决策模块根据车辆运动学模型计算出车辆前轮转角δ_k，根据车辆动力学模型计算出车辆前轮转角δ_y，计算模块根据转角权值ω₁、ω₂和车辆前轮转角δ_k、δ_y计算出执行机构应该输出的综合前轮转角δ，得到控制量，本发明能够兼顾车辆在低速、中速与高速工况下路径跟踪性能，实现智能车辆的自主转向控制。

技术领域

本发明属于智能汽车控制领域，特别涉及了一种基于车辆运动学模型和车辆动力学模型的双模型复合的智能车辆路径跟踪控制方法。

背景技术

智能汽车传统的跟踪控制方法主要有鲁棒控制、预瞄控制和滑模控制方法等，这些方法难以考虑环境和汽车自身的约束条件。模型预测控制在处理不易建立数学模型且存在约束的被控系统时具有其独特的优势，因此，目前开始将模型预测控制应用到汽车控制领域。

从智能汽车横向控制的准确性、稳定性等角度出发，不同工况应具有不同的侧重点，从而使整体综合性能达到最优。例如，在低速情况下，车辆的运动学特性较为突出，更加注重车辆路径跟踪的准确性，而在高速情况下，车辆的动力学特性对其自身的运行状态影响较大，更加注重车辆路径跟踪的稳定性。

中国专利公开号为CN109795502A的文献中提出了一种智能电动汽车路径跟踪模型预测控制方法，此方法采用的路径跟踪控制模型是一个考虑车辆运动学和动力学的系统模型，同时在进行控制策略推导的过程中，考虑了车辆的跟踪性能、车辆安全性、整车性能、驾驶舒适性、节约控制能量等，提高了整车的动力学性能，该方法很好的兼顾了车辆路径跟踪过程中的诸多因素，但其存在的问题是：对车辆运动学与动力学模型应用时，并未考虑到速度变化时对模型的影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于双模型复合的车辆路径跟踪控制方法，考虑到速度变化的影响，使得智能车辆在不同车速下都具备较好的路径跟踪能力，提升车辆路径跟踪性能。

本发明所述的基于双模型复合的车辆路径跟踪控制方法采用的技术方案是：是包括以下步骤：

步骤1)：利用环境感知模块实时采集车辆前方道路信息、车辆位置(X,Y)、车速v、横摆角横摆角速度ω及车辆相对于车辆坐标系的纵向、横向速度前方道路信息及车辆位置(X,Y)传递给路径规划模块，车速v传递给转角权值选择模块，车速v、车辆位置(X,Y)、横摆角及横摆角速度ω及纵向、横向速度传递给决策模块；

步骤2)：路径规划模块规划出一条无障碍的参考路径，将车辆在这条参考路径上的参考位置信息(x_r,y_r)、参考横摆角参考转向角δ_r传递给决策模块；转角权值选择模块根据车速v计算出转角权值ω₁、ω₂并发送给计算模块；

步骤3)：决策模块根据车辆运动学模型计算出车辆前轮转角δ_k，根据车辆动力学模型计算出车辆前轮转角δ_y，将两个车辆前轮转角δ_k、δ_y发送给计算模块；

步骤4)：计算模块根据转角权值ω₁、ω₂和车辆前轮转角δ_k、δ_y计算出综合前轮转角δ，并发送至执行模块，实现智能车辆的自主转向控制。

本发明具有的有益效果是：