[发明专利]基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法

权利要求书

1.一种基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)建立描述汽车纵向运动特性的动力学模型；

(2)确定滑模面方程和指数趋近率，

(3)根据动力学模型和步骤(2)所得的滑模面方程，求取控制律方程并对其进行光滑处理；

(4)加入表征前车动态运动的前馈项，初步获取加速度输出；

(5)建立模型参考自适应控制器，获取最终理想加速度输出。

2.根据权利要求1所述的基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，动力学模型表示为：

其中R_act代表自车与前车的实际间距；R_des代表自车与前车的理想间距；T_Gap代表与前车保持的安全时距；V_lead代表前车车速；x₁代表实际车间距与理想车间距之差；x₂代表自车与前车的相对车速；u代表理想跟车加速度。

3.根据权利要求1所述的基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法，其特征在于，所述滑模面方程表示为：

s＝k₁x₁+k₂x₂+k₃∫x₁dt

所述指数趋近律表示为：

其中k₁，k₂，k₃为根据实际情况设定的控制参数，ε是趋近速度，k为根据实际滑模面趋近情况设定的指数趋近项系数。

4.根据权利要求1所述的基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法，其特征在于，所述控制律方程表示为：

对控制律方程进行光滑处理，使得控制输出光滑

上式中，u为滑模控制的输出。

5.根据权利要求1所述的基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中以前车加速度作为前馈项，并对其进行修正，所得控制律如下：

上式中k₄为修正参数。

6.根据权利要求1所述的基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法，其特征在于，所述步骤(5)包括如下步骤：

(51)建立参考车辆模型和包含ESP模型的真实车辆模型；

(52)定义参考模型和真实模型之间的输出误差，结合误差影响和控制律，建立可调参数的自适应控制律；

(53)基于可调参数的自适应控制率建立汽车加速度控制律方程。

7.根据权利要求6所述的基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法，其特征在于，所述步骤(51)中参考车辆模型为二阶系统模型，其传递函数表达式如下：

其中k_m为二阶系统增益，ξ为阻尼比，w_n为无阻尼自然频率；

设从而根据对超调量σ％的要求来确定ξ，选取合适的w_n满足对调节时间t_s的要求。

8.根据权利要求7所述的基于滑模控制的自动驾驶车辆间距自适应控制方法，其特征在于，所述步骤(51)中真实车辆模型传递函数表达式如下：

其中P(s)是被控对象的传递函数，Y_p(s)是实际输出，U(s)是实际输入，k_p0，a_p10，a_p00，为真实车辆模型的系统结构参数，其值通过参数辨识得到。