一种车辆转向控制方法，是以汽车在道路上行驶时的航向角α和侧偏距离ｌｅ为输入量，以汽车的前轮转向角ｙ为输出量，以ｓｉｇｍｏｉｄ函数为控制模型的方法，其特征在于，它依次含有在汽车控制器中进行的以下步骤： （１）从车辆视觉系统获取汽车行进图像，并将该图像在汽车的工控机中进行分析，得到汽车的航向角α和侧偏距离ｌｅ； （２）计算航向角敏感函数λ↓［ａ］（ａ）： λ↓［ａ］（ａ）＝ｋ↓［λ］·λ↓［ｃ］·ｅ↑［－λ↓［ｃ］·ａ］／（１＋ｅ↑［－λ↓［ｃ］·ａ］）↑［２］＋ｋ↓［ｃ］ 其中，ｋ↓［λ］为航向角敏感性系数，λ↓［ｃ］为航向角敏感因子，ｋ↓［ｃ］为最小航向角敏感因子； （３）利用ｓｉｇｍｏｉｄ函数计算仅有航向角影响时的前轮转向角ｆ↓［ａ］（ａ）： ｆ↓［ａ］（ａ）＝ｋ↓［ａ］·（１－ｅ↑［－λ↓［ａ］（ａ）·ａ］）／（１＋ｅ↑［－λ↓［ａ］（ａ）·ａ］） 其中，ｋ↓［ａ］为航向角比例系数； （４）计算侧偏距离敏感函数ｇ↓［ａ］（ａ）： ｇ↓［ａ］（ａ）＝ｋ↓［ｇ］·λ↓［ｇ］·ｅ↑［－λ↓［ｇ］·ａ］／（１＋ｅ↑［－λ↓［ｇ］·ａ］）↑［２］＋ｋ↓［ｇｃ］ 其中，ｋ↓［ｇ］为侧偏距离敏感性系数，λ↓［ｇ］为侧偏距离敏感因子，ｋ↓［ｇｃ］为最小侧偏距离敏感因子； （５）利用ｓｉｇｍｏｉｄ函数计算仅有侧偏距离影响时的前轮转向角： ｆ↓［ｌｅ］（ｌｅ）＝ｋ↓［ｌｅ］·（１－ｅ↑［－ｇ↓［ａ］（ａ）·ｌｅ］）／（１＋ｅ↑［－ｇ↓［ａ］（ａ）·ｌｅ］） 其中，ｋ↓［ｌｅ］是侧偏距离比例系数； （６）计算车辆当前状态下的前轮转向角ｙ： ｙ＝ｆ↓［ｌｅ］（ｌｅ）＋ｆ↓［ａ］（ａ） （７）将前轮转向角ｙ输出到车辆转向电机的控制器，以控制转向。 （８）返回第（１）步。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
属于车辆行驶信息处理
技术介绍
车辆行驶转向控制是现代汽车控制及安全技术的关键技术之一，现有车辆行驶转向控制方法有基于传统的控制方法从车辆的运动学和动力学出发，通过严格的推导得出车辆的动力学和运动学模型，利用LQ控制等算法设计出控制器对车辆实现控制。文献1(王荣本等，基于视觉的智能车辆自主导航最优控制器设计，汽车工程，Vol.23，No.2，2001.2)介绍了基于机器视觉信息的LQ控制器设计，由于被控对象车辆是一个高度非线性、时变性和不确定性的复杂系统，建立精确的数学模型非常困难，难以达到理想控制效果。文献2(李兵等，Modeling of Steering System for High speed Intelligent Vehicle by SystemIdentification，Proceedings of the IEEE International Vehicle ElectronicsConference，1999)介绍了采用系统辨识的方法来设计LQ控制器传递函数方法，只能针对特定车型，不具有通用性，且工作量大。文献3(李兵、何克忠、张朋飞，自主轮式机器人THMR-V的混合模糊逻辑控制，《机器人》2003年第6期)介绍了一种混合模糊逻辑控制，要达到较好的控制效果，该方法需要总结详细的控制规则，工作量大。在文献4(徐友春，王荣本，一种机器视觉导航的智能车辆转向控制模型设计，中国公路学报，Vol.14，No.3，2001.10)中公开了一种采用sigmoid函数来描述驾驶规则的方法。Sigmoid如下f(α)＝(1-e-λ·α)/(1+e-λ·α)………(1)函数的曲线如图1所示，在越靠近原点处，输出对输入越敏感，当输入值远离原点时，输入越来越不敏感；当输入进上步增大时，输出逐渐趋于某一值。而该函数的这一特点非常符合汽车驾驶转向的特点，车辆转向控制的转向角y主要受航向角α和侧偏距离le的影响，航向角较大时，其变化对转向角的影响不明显，同样侧偏距离较大时，其变化对转向角的影响也不明显；因此用sigmoid函数能够恰当的描述转向角y与航向角α和侧偏距离le之间的关系，如下式表示y＝fle(le)+fα(α)…………………………(2)其中fle(le)和fα(α)可用sigmoid函数描述 fα(α)=kα·(1-e-λα(α)·α)/(1+e-λα(α)·α)---(3)]]>fle(le)=kle·(1-e-gα(α)·le)/(1+e-gα(α)·le)---(4)]]>上式(3)、(4)中，kα是一个航向角比例系数，其值小于实际车辆最大转向角；kle是侧偏距离比例系数，其值小于实际车辆最大转向角。kλ是航向角敏感性函数，kg为侧偏距离敏感性系数。用sigmoid函数来描述转向角与航向角和侧偏距离之间的关系有如下优点1、不需要对车辆进行运动学和动力学建模；2、不需要将驾驶员驾驶行为分为多个驾驶规则，而是用统一的数学函数进行描述。3、具有良好的通用性，可以直接应用于不同的车型而不需要对算法进行修改，因而适用性较好。但是在文献4中仅提出了这一理论，没有公开航向角敏感性函数kλ和侧偏距离敏感性系数kg的确定方法，因此无法将该方法应用到实际的车辆转向控制中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出了一种车辆转向控制的方法，在该方法中引入了航向角敏感函数λα(α)和侧偏距离敏感函数gα(α)的确定方法，最终得到精确的转向角，使函数sigmoid能够运用到实际的车辆转向控制中。本专利技术还提出了对航向角敏感性系数kλ和侧偏距离敏感性系数kg进行在线调整的方法，使其根据车辆的实际状况进行能够自适应调整，在使用中不断优化，以达到更好的转向控制效果。对于不同的车辆，不同的驾驶员对航向角变化的敏感性是不同的。反映到模型中就是模型对原点附近的航向角变化敏感性大；而当航向角较大时，驾驶员对于航向角变化的敏感降低，在拟人控制模型中表现在离开原点越远，敏感性越低；同时，不同情况下(如不同类型车辆)，模型在原点附近的敏感性也是不同的，而在远离原点处，敏感性对于不同车辆变化很小。考虑上述因素，为了模型的敏感性适应不同情况，使模型在原点附近具有适当(较高)的敏感性，而在远离原点处具有适当的敏感性，根据经验构造函数对模型的航向角敏感性进行调节λα(α)=kλ·λc·e-λc·α/(1+e-λc·α)2+kc]]>同样道理，侧偏距离敏感性函数也是用来调节不同的侧偏距离上敏感性的大小。但从驾驶员的转向策略可知，侧偏距离对转向角输出的影响除了受到侧偏距离大小的影响外，还受到航向角的影响，这种影响的特点是随着航向角的增大，转向角输出对侧偏距离敏感性降低。为了适应不同情况，使拟人模型在原点附近具有适当的敏感性(较高的敏感性)，而在远离原点处具有较低的敏感性，且对原点处敏感性的调节应尽量不影响远离原点处的敏感性。基于这些考虑，根据经验构造函数对模型的侧偏距离敏感性进行调节gα(α)=kg·λg·e-λg·α/(1+e-λg·α)2+kgc]]> 本专利技术所提出的车辆转向控制方法是以汽车在道路上行驶时的航向角α和侧偏距离le为输入量，以汽车的前轮转向角y为输出量，以sigmoid函数为控制模型的方法，其特征在于，它依次含有在汽车控制器中进行的以下步骤(1)从车辆视觉系统获取汽车行进图像，并将该图像在汽车的工控机中进行分析，得到汽车的航向角α和侧偏距离le；(2)计算航向角敏感函数λα(α)λα(α)=kλ·λc·e-λc·α/(1+e-λc·α)2+kc]]>其中，kλ为航向角敏本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐友春，李克强，连小珉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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