[发明专利]具有转向补偿功能的智能车辆路径跟踪方法

权利要求书

1.一种具有转向补偿功能的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于，包括：

步骤一，在模型预测控制算法，基于单车转向模型计算目标转向角度；

步骤二，建立运动学模型，将目标转向角度与当前转角的差作为一个转向补偿项加入到代价函数中进行求解，以获得期望的控制量，完成对无人驾驶车辆的路径跟踪任务。

2.如权利要求1所述的具有转向补偿功能的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于，在步骤一中，所述目标转向角的计算方法被配置为包括：

S1、将当前车辆速度和当前车辆横向误差的值代入提出的预览距离公式以得到预览距离的值。

S2、将预览距离映射到参考路径上得到对应参考点，根据参考点的曲率通过单车转向模型计算出目标转向角度。

3.如权利要求1所述的具有转向补偿功能的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于，在步骤二中，所述运动学模型的建立基于以下假设进行：

忽略车辆垂直于地面的运动；

左前轮和右前轮角度相同；

车身和悬架系统是刚性的；

只考虑车辆前轮转动。

4.如权利要求1所述的具有转向补偿功能的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于，所述运动学模型的为无人驾驶车辆的运动学模型和横向动力学模型的耦合模型；

其中，所述横向动力学模型为：

其中，参数是车辆后轴中心横向加速度，是车辆航向角加速度，C_f是轮胎纵向刚度，C_r是轮胎侧偏刚度，l_f是车辆前轴轴心到车辆质心的距离，l_r是车辆后轴轴心到车辆质心的距离，I_z为车辆绕z轴的转动惯量，V_x为车辆后轴中心纵向速度，δ为车辆前轮偏角，m为车辆重量；

所述耦合模型的表达式为：

其中，为系统的状态变量，u＝[δ_f]为系统的控制变量，f()表示车辆耦合模型函数。

5.如权利要求1所述的具有转向补偿功能的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于，在步骤二中，所述转向补偿项的权重根据航向角误差进行动态调整，转向补偿项的表达式为：

其中，Δu_target为转向补偿，Δu为控制量的误差的增量，Δu_target(t+i)在1≤i≤N_c-1中的值为0，权重D矩阵为：

和ω都是常数，是当前车辆航向角，是当前车辆参考航向角；

则代价函数为：

s.t.MΔU≤Ψ

ΔU_min≤ΔU_t≤ΔU_max

其中，ΔU_min为控制增量的最小值，ΔU_max为控制增量的最大值，ΔU(t)表示预测时域内的控制序列，ε为防止目标函数在控制范围内无解而添加的松弛因子，ρ为松弛因子的权重系数，R表示控制增量的权重矩阵，MΔU为预览步长内的控制量序列，Ψ为控制量限制，η(t+i)为输出向量，η_ref(t+i)为参考输出向量。