[发明专利]混合动力履带车辆速度与能量协同优化方法、介质、设备

说明书

本发明属于车辆协同优化驾驶技术领域，公开了一种混合动力履带车辆速度与能量协同优化方法、介质、设备，包括：设计一种坐标变换方法将原有既定轨迹的GPS坐标转换为车辆局部坐标系坐标，以方便之后的算法应用；构建混动履带车辆速度与能量协同优化模型；利用强化学习方法，充分考虑跟踪误差与能耗，以减少车辆对路径跟随过程中可能出现的滑转、侧移、过度转向等行为，实现混动履带车辆路径跟随过程中速度与能量的协同优化。本发明通过优化履带车两侧履带运行速度序列进而改善车辆在路径跟随过程中的滑转、滑移、过度转向等行为，从而实现履带车辆速度与能量的协同优化。

技术领域

本发明属于车辆协同优化驾驶技术领域，尤其涉及一种混合动力履带车辆速度与能量协同优化方法、介质、设备。

背景技术

目前，结合速度规划的能量管理技术不断发展，尝试通过优化混动车辆运行速度曲线以提高车辆能源利用率，即面向混动车辆的生态驾驶技术，这可以显着降低车辆的能耗。现阶段，相关技术通常采用分层优化的方法，通常将控制器分层分为两层：1)车辆层(也称为外层)，目标车辆根据特定的驾驶环境自主规划车辆速度；2)动力总成层(内层)，基于规划的速度曲线实现各动力模块间的最优能量分配。分层优化虽然可以降低控制过程中的计算成本，但是优化过程中没有很好地处理车速与扭矩分配之间的耦合关系，无法实现速度规划和扭矩分配的协同优化。而美国能源部相关研究表明：如果可以同时优化车辆级和动力系统级控制，则可以预期更多的燃料节省。因此如何实现速度规划与能量管理的协同是亟需考虑的一大难点。

当前关于如何实现速度规划和能源管理的协同优化以进一步促进混动车辆节能的研究仍较少，且研究对象主要集中于民用轮式车辆方面，面向履带车辆的协同优化问题亟待解决。基于阿克曼转向的民用轮式车辆转向过程通常视为无能量损耗，因此现有方案通常将速度和能量协同优化问题解耦为纵向速度规划与转向跟踪控制两个问题，从而简化问题难度实现有效应用。然而，与基于阿克曼转向的民用轮式车辆不同，履带车辆采用速差转向，转向功率消耗在整体能量消耗中难以忽略，因此在协同优化过程中除了考虑车辆的纵向特性，还需要协调考虑车辆的横向动力学特性，这些都对现有技术提出了更高的挑战。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术方案主要集中于民用轮式车辆，通常将速度与能量的协同优化问题简单解耦为纵向速度规划和转向跟踪两个维度实现，无法适用于采用速差转向的履带车辆。而现有面向履带车辆的跟踪技术中通常未考虑轨迹跟踪时的能量优化问题，导致车辆在路径跟随过程中产生不必要的能量损耗，无法实现履带车辆速度与能量的协同优化严重影响车辆的燃油经济性，在跟踪时不考虑能耗，导致的结果就是车辆的不必要的能量损耗大，燃油经济性差，从而导致资源浪费。。

解决以上问题及缺陷的难度为：需综合考虑履带车辆动力学与传动系统能量流动特性，涉及参数多且各参数耦合性强，所构建优化问题自由度多，求解难度较大。

解决以上问题及缺陷的意义为：使得混合动力履带车辆在保证一定精度的路径跟随前提下，能够充分考虑跟踪时的能量损耗，达到高精度跟踪与高节能跟踪的权衡最优。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种混合动力履带车辆速度与能量协同优化方法。

本发明是这样实现的，一种混合动力履带车辆速度与能量协同优化方法，所述混合动力履带车辆速度与能量协同优化方法，包括：

步骤一，设计一种坐标变换方法将原有既定轨迹的GPS坐标转换为车辆局部坐标系坐标，以方便之后的算法应用；将GPS采集的数据转化为便于算法应用的数据。

步骤二，构建混动履带车辆速度与能量协同优化模型；构建高精度的包含混动履带车辆动力学及能量流动特性的模型，为后续控制算法的设计提供被控对象。

步骤三，利用强化学习方法，充分考虑跟踪误差与能耗，以减少车辆对路径跟随过程中可能出现的滑转、侧移、过度转向等行为，实现混动履带车辆路径跟随过程中速度与能量的协同优化。解决混动履带车辆路径跟随过程中速度与能量的协同优化问题。