[发明专利]一种无人车的有限时间跟踪复合控制方法

说明书

本发明公开了一种无人车的有限时间跟踪复合控制方法，属于无人车轨迹跟踪领域。它包括建立无人车位姿坐标误差模型；之后根据无人车位姿坐标误差模型构建有限时间控制器和非线性扰动观测器；然后将有限时间控制器与非线性扰动观测器相耦合得到复合控制器，并根据复合控制器对无人车进行控制。针对现有无人车轨迹跟踪控制精度较低的问题，本发明提供一种无人车的有限时间跟踪复合控制方法，通过构建有限时间控制器和非线性干扰观测器，有效地避免了外界因素对无人车产生的干扰，进而提高了无人车的跟踪控制精度。

技术领域

本发明属于无人车轨迹跟踪技术领域，更具体地说，涉及一种无人车的有限时间跟踪复合控制方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，人们对车辆智能化的要求也不断提高。汽车智能化发展不仅能够解放人们的双手，对交通安全也有一定的帮助。汽车是典型的非完整约束系统，轨迹跟踪控制是无人驾驶汽车研究中最基本、最重要的一部分，车辆不仅要按照预设路径行驶，还要保证行驶的精度和稳定性。

无人车轨迹跟踪控制系统中，由于外界未知干扰的存在及系统自身的不稳定性，无人车实际的轨迹与期望轨迹总是存在误差。为了消除这种误差，各种轨迹跟踪控制技术应运而生。目前，无人车轨迹跟踪控制方法大致有自适应控制，鲁棒控制和滑模控制等，其优点在于鲁棒性强且参数易调节，但较少考虑驾驶环境约束的影响。

针对上述问题，现有技术也提出了一些解决方案，例如发明专利名称为：一种无人车控制方法及装置（申请日：2020年09月16日；申请号：CN202010975140.6），该方案公开了一种无人车控制方法及装置，基于历史时刻的控制量，确定上一时刻的状态估计值，以根据状态估计值以及上一时刻控制量，确定动力学模型输出的当前时刻预测状态，再根据历史时刻的控制量和真实状态，预测上一时刻预测状态，根据该历史时刻无人车的真实状态与上一时刻预测状态，确定动力学模型的预测误差，最后根据误差校正后的当前时刻预测状态和参考轨迹，确定沿参考轨迹像是所需各时刻的控制量，并从其中确定当前时刻的控制量，控制无人车行驶。充分考虑到了系统时滞带来的影响，以及运动模型在时滞情况下预测误差导致的精度问题，确定出更准确的控制量，控制无人车行驶，提高了无人车控制的准确度，提高无人车行驶的安全性。

此外还有发明专利名称为：一种车辆运动状态预测方法及装置（申请日：2020年04月07日：申请号：CN202010262382.0），该方案公开了一种车辆运动状态预测方法及装置，获取包括当前时刻在内的若干指定时刻该无人车的运动状态以及控制量，以确定特征向量，通过将特征向量输入预测模型的第一时间序列层，确定注意力加权向量，该注意力加权向量用于表征各指定时刻的控制量对下一时刻的运动状态的影响程度，然后根据注意力加权向量，对获取的各指定时刻的控制量进行加权处理，最后将注意力加权结果以及当前时刻的运动状态输入第二时间序列层，预测下一时刻该无人车的运动状态。利用若干指定时刻的控制量进行加权后的加权结果，使得预测运动状态考虑到了历史时刻的控制量对当前时刻运动状态的影响，增加了运动状态预测的准确性，提高了无人车控制准确程度。但上述方案并不能有效避免无人车跟踪过程中的干扰影响，导致无人车的跟踪控制精度不高。

发明内容

要解决的问题

针对现有无人车轨迹跟踪控制精度较低的问题，本发明提供一种无人车的有限时间跟踪复合控制方法，通过构建有限时间控制器和非线性干扰观测器，有效地避免了外界因素对无人车产生的干扰，进而提高了无人车的跟踪控制精度。

技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种无人车的有限时间跟踪复合控制方法，包括建立无人车位姿坐标误差模型；然后根据无人车位姿坐标误差模型构建有限时间控制器和非线性扰动观测器；之后将有限时间控制器与非线性扰动观测器相耦合得到复合控制器，并根据复合控制器对无人车进行控制。

更进一步地，通过以下公式建立无人车位姿坐标误差模型：