[发明专利]一种智能汽车的人机共享转向控制方法

权利要求书

1.一种智能汽车的人机共享转向控制方法，其特征在于，包括：

分别建立车辆动力学方程、车辆运动学方程和单点预瞄驾驶员转向模型，进而建立全局的人-车-路系统模型；

针对所建立的人-车-路系统模型进行后续的控制设计，包括确定系统控制目标以及设计智能汽车的人机共享转向系统，所述系统控制目标是保证车辆以最小的侧向误差和航向角误差来跟踪期望路径，满足||z(t)||₂＜γ||ω(t)||₂，其中，输出性能向量z(t)＝[y_eψ_e]^T＝Cx(t)，x(t)为系统的状态向量，C为被控输出矩阵；y_e指车辆在预瞄距离l_d处与期望路径的侧向误差，其可表示为y_e＝y_c+l_dψ_e；y_c和ψ_e分别表示车辆当前位置的侧向误差和航向角误差，其中ψ_e可表示为车辆实际横摆角ψ和期望航向角ψ_d的差，即ψ_e＝ψ-ψ_d；ρ(σ)指道路曲率，γ为采用共享转向控制器得到的闭环系统对于外部干扰的抑制指标参考值，ω(t)为系统的干扰输入；所述人机共享转向系统的控制输入u(t)＝Kx(t-τ(t))，其中τ(t)指控制回路中总的时间延迟，为网络诱导延迟、信号传输延迟和执行器延迟之和，并满足0≤τ_m≤τ(t)≤τ_M，式中，τ_m和τ_M分别代表控制回路中总时间延迟的下界和上界，K代表共享转向控制器的增益矩阵；

通过计算控制输入u(t)＝Kx(t-τ(t))获得主动转向角，通过人机共享转向系统将所述主动转向角施加于车辆，实现智能汽车路径跟踪与安全行驶。

2.根据权利要求1所述的一种智能汽车的人机共享转向控制方法，其特征在于，所述车辆动力学方程如下：

其中：F_yf＝F_yfl+F_yfr＝2C_fα_f，F_yr＝F_yrl+F_yrr＝2C_rα_r，指前轮转向角；δ_d和δ_c分别指驾驶员的方向盘转角和转向系统的主动转向角；R_s指转向系统的传动比；v_y和v_x分别指车辆的侧向速度和纵向速度；ψ、和分别指车辆的横摆角、横摆角速度和横摆角加速度；β指车辆的质心侧偏角，其可近似为v_y和v_x的比值；F_w和l_w指车辆受的侧向干扰力及受力点与质心的距离；I_z指车辆的横摆转动惯量；l_f和l_r分别指车辆质心到前轴和后轴的距离；F_yf表示前轮的总侧偏力，其为前左轮侧偏力F_yfl和前右轮侧偏力F_yfr之和；F_yr表示后轮的总侧偏力，其为后左轮侧偏力F_yrl和后右轮侧偏力F_yrr之和；C_f和C_r分别指车辆前后轮胎的侧偏刚度；α_f表示前轮侧偏角；α_r表示后轮侧偏角，m指车辆的质量。