[发明专利]线性和非线性控制结合低速稳态控制系统

说明书

本发明公开的线性和非线性控制结合低速稳态控制系统，针对低速自动驾驶纵向控制，采用线性和非线性控制相结合的控制策略的方式实现对低目标车速的稳态控制，进而实现对低速自动驾驶的稳态控速。克服线性控制通过目标车速和实际车速的偏差进行反馈控制，对于在低目标车速控制，对车速的控制精度要求较高，要求车速在目标车速附近较小范围内变化，当车辆的动力性能高于制动性能时，线性控制响应不及时的问题。

技术领域

本发明涉及自动驾驶低速速度控制领域，具体涉及线性和非线性控制结合低速稳态控制系统及方法。

背景技术

自动驾驶技术在智能汽车行业的发展上举足轻重，从感知、决策到运动控制，每个环节都密切影响着自动驾驶的驾乘体验。舒适性、平稳性是驾乘人员能够直接感受到的，而这又是直接受到运动控制的影响。当前在自动驾驶业务领域，车辆运动控制算得上是较为成熟的技术了。如广州橙行智动科技有限公司申请的公开号为CN106004515A用于电动汽车自动泊车的车速控制方法及系统公开的专利技术为：用于电动汽车的自动泊车车速控制方法及系统，该方案包含车速传感器模块、超声波传感器、车辆定位模块和车速控制模块。其中，车速控制器根据运动车速和理想车速调节电动汽车的电动扭矩。

现有的低目标车速稳态控速为基于汽车模型，根据车辆动力学计算出需要的加速指令和减速指令，针对车辆动力稳定且制动响应及时的系统有较好的控制效果，但是针对燃油车这类动力不稳定的系统或者制动系统对小减速度的响应不够灵敏的车辆系统来进行低速稳态控速，却达不到好的控制效果。因此，需要提出一种解决低目标车速、短目标距离以及车辆关联系统状态不稳定的系统，提高低速控制制动稳定性。

发明内容

本发明公开的线性和非线性控制结合低速稳态控制系统，提出一种线性控制和非线性控制相结合的控制系统，进而实现对低速自动驾驶的稳态控速。

本发明公开的线性和非线性控制结合低速稳态控制系统，包括输入信息模块和控制单元模块；

所述输入信息模块实时记录道路信息、目标信息和车辆信息；

所述控制单元模块包括道路行驶状态模块、线性控制单元、非线性控制单元及线性非线性协同控制器；

所述道路行驶状态模块，根据道路信息、目标信息和车辆信息，更新车辆的道路行驶状态；

所述线性控制单元采用PI系数自适应控制器计算线性控制目标加速度；

所述非线性控制单元道路行驶状态信息确定非线性控制模式为：避免车速快速上升或避免车速快速下降两种模式；避免车速快速上升模式中，将非线性控制目标加速度的值按减速度步长的值逐级降低；避免车速快速下降模式中，根据目标车速和实际车速之间的偏差确定正加速度数值作为非线性控制目标加速度用于制动系统泄压；

所述线性非线性协同控制器根据线性控制单元计算的线性控制目标加速度和非线性控制单元计算的非线性控制目标加速度进行协同处理，按以下方式得到目标加速度，并发送到车辆执行系统执行：

1）当避免车速快速上升模式时，选取线性控制和非线性控制目标减速度的最小值作为目标加速度；

2）避免车速快速下降模式时，选取线性控制和非线性控制目标减速度的最大值作为目标加速度。

进一步地，

所述非线性控制单元包含非线性控制模式识别模块、非线性加速度约束模块和非线性控制策略模块；所述非线性控制模式识别模块根据道路行驶状态信息、车辆信息中的实际车速信息确定非线性控制模式为：避免车速快速上升或避免车速快速下降；所述非线性加速度约束模块根据车辆信息中的实际车速信息确定不同速度区间段的非线性加速度约束的最大值和最小值范围；所述非线性控制策略模块根据非线性控制模式及非线性加速度最值分别对针对两种模式得到非线性控制目标加速度。

进一步地，