The invention discloses an improved pure tracking control method for ground vehicle path tracking, which relates to the field of ground vehicle navigation control. According to the navigation parameters provided by vehicle navigation system, the method judges the relationship between vehicle heading deviation and ideal straight line correction heading angle, and combines the positive and negative selection of lateral deviation to adopt small arc path tracking algorithm or large arc path. The tracking algorithm can dynamically adjust the vehicle's moving direction according to the vehicle's real-time motion state, especially in the case of excessive adjustment when the front wheel's expected angle is large, and can realize the path tracking control with good stability and high accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法
本专利技术涉及地面车辆导航控制领域，尤其涉及一种改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法。
技术介绍
近年来随着自动控制技术、导航技术和传感探测技术的快速发展，地面车辆自动驾驶技术得到了长足进步。在商业和农业领域，车辆自动驾驶技术能够解放人力，提高通行或作业效率。地面车辆自动驾驶的关键在于两个方面，车辆位置的精确测量和控制。其中车辆位置的精确测量可通过现代导航技术完成，已可实现厘米级定位测量，而车辆位置的精确控制还存在一定的挑战。车辆位置精确控制的关键在于路径跟踪控制，目前已有的路径跟踪控制方法主要包括PID控制、模糊控制、最优控制和纯追踪控制。PID控制基于误差生成控制策略，不依赖具体数学模型，应用广泛，但控制参数整定困难，需要一定的经验和大量实验；模糊控制不依赖车辆模型，但需要专家的经验制定控制规则，跟踪误差大且难以快速修正；最优控制依赖精确的车辆运动学和动力学模型，针对不同车辆行驶的不同路况，车辆运动学和动力学模型鲁棒性和适应性较差；纯追踪方法是一种几何方法，控制参数少，算法设计模拟人的驾驶行为，具有预见性，...
【技术保护点】
1.一种改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法，其特征在于，该方法根据车辆导航系统提供的导航参数，判断车辆实时航向角与理想直线校正航向角之间的关系，并结合横向偏差的正负，选择采用小圆弧路径跟踪算法还是大圆弧路径跟踪算法：以田块任意垂直的两条边界为x和y轴，以两边界交点为原点o建立田块平面坐标系xoy，车辆当前位置为C(xc,yc)、期望位置为C’(xc’,yc’)、第一预瞄点为P(xp,yp)、第二预瞄点为P’(xp’,yp’)，C’P为规划路径，从C’指向P为规划路径正方向，当前位置C与期望位置C’的横坐标差值为横向偏差Δx，当前位置C相比于期望位置C’偏左时Δx为负...
【技术特征摘要】
1.一种改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法，其特征在于，该方法根据车辆导航系统提供的导航参数，判断车辆实时航向角与理想直线校正航向角之间的关系，并结合横向偏差的正负，选择采用小圆弧路径跟踪算法还是大圆弧路径跟踪算法：以田块任意垂直的两条边界为x和y轴，以两边界交点为原点o建立田块平面坐标系xoy，车辆当前位置为C(xc,yc)、期望位置为C’(xc’,yc’)、第一预瞄点为P(xp,yp)、第二预瞄点为P’(xp’,yp’)，C’P为规划路径，从C’指向P为规划路径正方向，当前位置C与期望位置C’的横坐标差值为横向偏差Δx，当前位置C相比于期望位置C’偏左时Δx为负值，车辆当前位置C相比于期望位置C’偏右时Δx为正值；线段CP为车辆轨迹的理想直线校正航向，正方向从C指向P，CP正方向与规划路径C’P正方向所成夹角为理想直线校正航向角，CP正方向相对于C’P正方向偏左时理想直线校正航向角为负值，偏右时理想直线校正航向角为正值；车辆实时航向为CE，正方向从C指向E，CE正方向与规划路径C’P正方向所成夹角为航向偏差Δθ，CE正方向相对于C’P正方向偏左时Δθ为负值，偏右时Δθ为正值；圆弧CP为弧线校正路径；在田块平面坐标系xoy中，车辆当前位置为C(xc,yc)、期望位置为C’(xc’,yc’)、预瞄点位置为P’(xp,yp)、横向偏差为Δx、航向偏差为Δθ、线段CP为车辆轨迹的理想直线校正航向、圆弧CP为弧线校正航向、线段CE为车辆实时航向；当车辆航向偏差Δθ大于理想直线校正航向角(即CE在CP右侧)且横向偏差Δx为正值时，采用小圆弧路径跟踪算法；当车辆航向偏差Δθ大于理想直线校正航向角(即CE在CP右侧)且横向偏差Δx为负值时，采用大圆弧路径跟踪算法；当车辆航向偏差Δθ小于理想直线校正航向角(即CE在CP左侧)且横向偏差Δx为负值时，采用小圆弧路径跟踪算法；当车辆航向偏差Δθ小于理想直线校正航向角(即CE在CP左侧)且横向偏差Δx为正值时，采用大圆弧路径跟踪算法；当车辆航向偏差Δθ等于理想直线校正航向角时，方向盘回正，按当前航向角行驶。2.根据权利要求1所述的改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法，其特征在于，所述的小圆弧路径跟踪算法通过以下步骤进行实现与修正：步骤一)每个控制周期为1个外循环大周期，1个外循环大周期包含多个内循环小周期，内循环次数默认设置为4，并可根据实际需要进行调整；步骤二)在新的外循环周期内得到第一组导航定位数据，确定第一预瞄点P点坐标，计算小圆弧所对应的圆心半径，并换算为前轮期望转角...
【专利技术属性】
技术研发人员：王爱臣，魏新华，卢林，沈建炜，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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