The invention discloses an extension adaptive lane maintenance control method at variable speed, which includes the following steps: S1, establishing a three-degree-of-freedom dynamic model and expression of preview deviation; S2, calculating lane line fitting; S3, designing upper ISTE extension controller; including: S3.1, establishing extension set of control index (ISTE); S3.2, dividing control index (ISTE) boundaries; S3.3, dividing control index (ISTE) boundaries. Computing the correlation function of the control index (ISTE); S3.4, establishing the decision-making of the upper level extension controller; S4, designing the lower level velocity extension controller; S5, designing the lower level deviation tracking extension controller; including S5.1, extracting the lower level deviation tracking extension feature and dividing the domain boundary; S5.2, designing the correlation function of the lower level extension controller; S5.3, recognizing the lower level measurement pattern; S5.4, according to the measurement. In degree mode, the lower controller outputs the front wheel angle. According to the tracking error accuracy and speed change and expert knowledge base, the invention adaptively changes the control coefficients of the lower deviation tracking extension controller and the boundaries of the constraints.
【技术实现步骤摘要】
一种可变车速下的可拓自适应车道保持控方法
本专利技术属于智能汽车控制
，特别涉及了一种智能汽车可变车速下的可拓车道保持控方法。
技术介绍
为满足安全、高效、智能化交通发展的要求，智能汽车成为其发展和研究的重要载体和主要对象，尤其是电动智能汽车对于改善环境污染、提高能源利用率、改善交通拥挤问题有着很大作用。其中，智能汽车在道路行驶过程中，车道保持能力逐渐成为关注的热点之一，尤其是弯道保持和高速车道保持性能。智能汽车车道保持控制基于普通车辆平台，架构计算机、视觉传感器、自动控制执行机构以及信号通讯设备，实现自主感知、自主决策和自主执行操作保证安全行驶功能。常见车辆多为前轮驱动，通过调节前轮转角保证车辆横向控制精度和车辆行驶的安全性稳定性。车道保持基于摄像头等视觉传感器，通过车道线检测提取车道线信息，同时获取车辆在车道中的位置，确定下一时刻需要执行的前轮转角。具体控制方式主要有两种：预瞄式参考系统和非预瞄式参考系统，预瞄式参考系统主要以车辆前方位置的道路曲率作为输入，根据车辆与期望路径之间的横向偏差或航向偏差为控制目标，通过各种反馈控制方法设计对车辆动力学参数鲁棒...
【技术保护点】
1.一种可变车速下的可拓自适应车道保持控方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立三自由度动力学模型，以及预瞄偏差表达式；S2，进行车道线拟合计算；S3，设计上层ISTE可拓控制器；包括：S3.1，建立控制指标ISTE可拓集合；S3.2，划分控制指标ISTE域界；S3.3，计算控制指标ISTE关联函数；S3.4，建立上层可拓控制器决策；S4，设计下层速度可拓控制器；S5，设计下层偏差跟踪可拓控制器；包括：S5.1，下层偏差跟踪可拓特征量提取和域界划分；S5.2，设计下层可拓控制器关联函数；S5.3，进行下层测度模式识别；S5.4，根据测度模式，下层控制器输出前轮转角。
【技术特征摘要】
1.一种可变车速下的可拓自适应车道保持控方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立三自由度动力学模型，以及预瞄偏差表达式；S2，进行车道线拟合计算；S3，设计上层ISTE可拓控制器；包括：S3.1，建立控制指标ISTE可拓集合；S3.2，划分控制指标ISTE域界；S3.3，计算控制指标ISTE关联函数；S3.4，建立上层可拓控制器决策；S4，设计下层速度可拓控制器；S5，设计下层偏差跟踪可拓控制器；包括：S5.1，下层偏差跟踪可拓特征量提取和域界划分；S5.2，设计下层可拓控制器关联函数；S5.3，进行下层测度模式识别；S5.4，根据测度模式，下层控制器输出前轮转角。2.根据权利要求1所述的一种可变车速下的可拓自适应车道保持控方法，其特征在于，步骤1中，建立的三自由度动力学模型为：式中，m为车辆质量；x为纵向位移；为横摆角；δf为前轮转角；y为侧向位移；Iz为Z轴转动惯量；Fx为车辆所受总的纵向力；Fy为车辆所受总的横向力；Mz为车辆所受总的横摆力矩；Fcf，Fcr为车辆前后轮胎所受侧向力，与轮胎的侧偏刚度、侧偏角有关；Flf，Flr为车辆前后轮胎所受纵向力，与轮胎的纵向刚度、滑移率有关；Fxf，Fxr为车辆前后轮胎在x方向所受力；Fyf，Fyr为车辆前后轮胎在y方向所受力；a为前轴到质心距离，b后轴到质心距离；所述预瞄偏差包括航向偏差和预瞄点处横向位置偏差；所述预瞄点处横向位置偏差yL和航向偏差的表达式分别为：其中，L为预瞄距离，ρ表示道路曲率。3.根据权利要求1所述的一种可变车速下的可拓自适应车道保持控方法，其特征在于，步骤2中，所述车道线拟合采用二次多项式拟合，根据道路曲率值ρ和车辆摄像头距离左右车道线的距离DL、Dr，得到弯道时车道线拟合方程：其中，ρ为道路曲率，DL、Dr为车辆摄像头距离左右车道线的距离，为车道线航向角，y1为左侧车道线拟合函数，y2为右侧车道线拟合函数。4.根据权利要求1所述的一种可变车速下的可拓自适应车道保持控方法，其特征在于，步骤3.1中，建立控制指标ISTE可拓集合时，可拓控制指标计算方法采用时间乘偏差平方的积分，表达式为：其中，ISTEy为横向位置偏差的控制指标量，Ts为调节时间；其中，为航向偏差的控制指标量，Ts为调节时间；上层ISTE可拓控制器选择控制效果ISTEy、作为特征量，建立关于控制效果的可拓集合步骤3.2中，控制指标ISTE的经典域界的表达式为：aop和bop表示控制效果可拓集合经典域约束控制效果域界，其值可以表示为：其中，ryop为横向位置偏差的经典域约束范围，为航向偏差的可拓域约束范围；控制效果的可拓域界表示为：ap和bp表示控制效果可拓集合可拓域约束控制效果域界，其值可以表示为：其中，ryp为横向位置偏差的经典域约束范围，为航向偏差的经典域约束范围。5.根据权利要求4所述的一种可变车速下的可拓自适应车道保持控方法，其特征在于，步骤3.3中，计算控制指标ISTE关联函数时采用降维法计算，设点为车辆在车道线运动时当前的控制指标值点在控制指标可拓集合中的位置，最佳状态点为没有偏差状态，即点O(0,0)，连接原点和P点，与经典域界可拓域界相交于点P1和P2，那么P点到经典域<O,P1>和可拓域<P1,P2>的可拓距分别为和其值分别为：控制指标的关联函数KISTE(P)表示为：其中，6.根据权利要求5所述的一种可变车速下的可拓自适应车道保持控方法，其特征在于，步骤3.4中，建立上层可拓控制器决策时采用专家知识库，包括5条专家知识，分别为：a.KISTE(P)≥0时，控制效果满足控制要求，保持原有的控制系数；b.-1≤KISTE(P)<0时，控制效果需要进一步改进，需要继续改变下层控制器中的控制系数；c.KISTE(P)<-1时，控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡英凤，臧勇，王海，孙晓强，陈龙，梁军，李祎承，施德华，唐斌，
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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