[发明专利]一种基于速度补偿PID的车辆速度控制方法及装置

说明书

本发明提供一种基于速度补偿PID的车辆速度控制方法及装置，其中，通过速度补偿值建立一个控制相对稳定且误差在可接受范围内的PID控制模型之后，通过改变PID输入的参考轨迹速度，给参考轨迹的速度增加一个速度补偿值，从而减小由于PID滞后造成的速度差。调整速度补偿值的大小，从而找出一个使实际速度与参考速度偏差最小的速度补偿值，能够减小由于PID算法滞后所引起的轨迹追踪时的速度偏差。

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于速度补偿PID的车辆速度控制方法及装置。

背景技术

PID控制算法在自动驾驶领域被广泛应用，算法输入车辆模型当前状态以及下一步的期望运行轨迹，输出用于控制模型的方向盘、油门和刹车，从而达到让车辆模型按照既定轨迹行驶的目的。

公告号为CN105404729A的中国发明专利公开了“智能驾驶中基于驾驶态势图簇的改进PID速度控制方法”，其建立汽车模型；然后设计速度控制方案；智能车的速度取决于车模自身发动机的转速，发动机的转速则由电子油门对供油量的控制，当汽车要减速或者停车时，制动踏板通过液压制动装置控制减小车速。智能车在自主行驶时，必然会经过不同的路段，所以智能车的速度必须随不同的路段快速、平稳的达到预定的速度；公告号为CN111216713A的中国发明专利公开了一种自动驾驶车辆速度预瞄控制方法，控制方法的被控制对象包括自动驾驶车辆、模型预测控制算法及PID控制器，模型预测控制算法在预测时域内通过预测模型递推所述自动驾驶车辆状态，模型预测控制算法的性能指标包括车辆行驶距离、车速、车辆行驶轨迹曲率和车辆转向横摆率，设计纵向加速度的模型预测控制器，通过优化求取期望纵向加速度，进而通过PID控制器控制车辆加速度跟踪此期望纵向加速度，实现车辆速度控制。根据车辆前方道路的曲率信息，采用预瞄方式控制车辆速度，减小车辆转向时的横向加速度，提高自动驾驶车辆转向的舒适性和安全性。

上述公开专利都是侧重于速度控制的平稳性，在面对只要求路径跟踪的仿真场景，即参考轨迹只要求空间匹配，与时间无关，针对这样的需求，PID控制算法往往表现良好，但是在面对一些要求轨迹跟踪的场景，即参考路径曲线与时间和空间均相关，要求仿真车辆在规定的时间内到达某一预先设定好的参考路径点，意味着仿真车到达每个参考路径点的速度需要尽可能与参考路径点一致，由于PID算法存在的滞后问题，导致速度控制的精度无法达到预期。

发明内容

本发明提供一种基于速度补偿PID的车辆速度控制方法及装置，用以减小由于PID算法滞后所引起的轨迹追踪时的速度偏差。

第一方面，本发明提供一种基于速度补偿PID的车辆速度控制方法，包括：

基于目标速度序列与实际速度序列得到的速度差值平均值，确定速度补偿值；其中，所述目标速度序列中包括若干预设轨迹点处目标速度，所述实际速度序列包括以所述目标速度序列为比例积分微分PID控制器输入时，所述若干预设轨迹点处车辆的实际速度；

基于所述速度补偿值对PID控制器中输入的参考速度进行补偿，以进行车辆速度控制。

优选的，基于目标速度序列与实际速度序列得到的速度差值平均值，确定速度补偿值，具体包括：

设定参考轨迹，所述参考轨迹包括若干轨迹点，每个轨迹点均包括轨迹点的坐标、方向和目标速度；

将所述参考轨迹输入至PID控制器，以控制车辆按参考轨迹行驶，得到实际轨迹，获取所述实际轨迹中若干所述轨迹点的实际速度；

基于若干所述轨迹点的目标速度构建目标速度序列，基于若干所述轨迹点的实际速度构建实际速度序列；

基于所述目标速度序列和所述实际速度序列确定一组速度差值，并进行滤波取平均值，以作为速度补偿值。

基于所述目标速度序列和所述实际速度序列确定一组速度差值，具体包括：