一种适用于冰雪道路工况的转向制动联合避撞控制方法技术

一种适用于冰雪道路工况的转向制动联合避撞控制方法，其特征在于，该方法包括避撞路径规划模块、轮胎模型线性化模块、MPC控制器和CarSim汽车模型；避撞路径规划模块用于计算避撞路径的参考侧向位移和横摆角；轮胎模型线性化模块用于实现预测时域内非线性轮胎力的线性近似；CarSim汽车模型用于输出汽车的实际状态量，包括汽车纵向速度、侧向速度、横摆角速度、横摆角和侧向位移；MPC控制器根据参考侧向位移、横摆角以及汽车的实际状态量，求解出汽车的前轮转角和各个车轮的制动力并输入给CarSim汽车模型，控制汽车实现避撞控制。

A Joint Collision Avoidance Control Method for Rotating Braking Applicable to Ice and Snow Road Conditions

【技术实现步骤摘要】
一种适用于冰雪道路工况的转向制动联合避撞控制方法
：本专利技术涉及汽车避撞控制领域，一种适用于冰雪道路工况的转向制动联合避撞控制方法。
技术介绍
：随着交通拥堵问题的日益严重和道路安全问题的日益突出，自动驾驶汽车已经成为汽车行业发展的趋势。由于实际的道路环境十分复杂，汽车本身也存在着强非线性，使得自动驾驶汽车的避撞控制面临巨大的挑战。国内外学者在自动驾驶汽车避撞控制方面已经有了很多研究成果，传统的控制方法主要有鲁棒控制、预瞄控制和滑模控制等。但上述方法通常只能利用当前的环境信息和汽车状态，并且难以考虑环境和汽车的约束条件。因此，研究人员开始将模型预测控制(Modelpredictivecontrol，MPC)应用到汽车控制领域。国内在进行避撞控制研究时，通常假设汽车的轮胎侧偏角较小，将轮胎模型简化成线性轮胎模型，因此并不适用于冰雪道路工况下的避撞控制。而在汽车稳定性控制领域，国内外已有很多学者根据当前汽车状态对轮胎模型进行连续线性化处理，设计基于线性时变MPC的汽车稳定性控制器并取得了很好的控制效果。但是，这种线性化方法在预测时域内并没有考虑轮胎力的非线性变化，当汽车处于动力学极限附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于冰雪道路工况的转向制动联合避撞控制方法，其特征在于，该方法包括避撞路径规划模块、轮胎模型线性化模块、MPC控制器和CarSim汽车模型；避撞路径规划模块用于计算避撞路径的参考侧向位移和横摆角；轮胎模型线性化模块用于实现预测时域内非线性轮胎力的线性近似；CarSim汽车模型用于输出汽车的实际状态量，包括汽车纵向速度、侧向速度、横摆角速度、横摆角和侧向位移；MPC控制器根据参考侧向位移、横摆角以及汽车的实际状态量，求解出汽车的前轮转角和各个车轮的制动力并输入给CarSim汽车模型，控制汽车实现避撞控制；该方法包括以下步骤：步骤1、设计避撞路径规划模块，确定参考侧向位移和横摆角；步骤2...

【技术特征摘要】
1.一种适用于冰雪道路工况的转向制动联合避撞控制方法，其特征在于，该方法包括避撞路径规划模块、轮胎模型线性化模块、MPC控制器和CarSim汽车模型；避撞路径规划模块用于计算避撞路径的参考侧向位移和横摆角；轮胎模型线性化模块用于实现预测时域内非线性轮胎力的线性近似；CarSim汽车模型用于输出汽车的实际状态量，包括汽车纵向速度、侧向速度、横摆角速度、横摆角和侧向位移；MPC控制器根据参考侧向位移、横摆角以及汽车的实际状态量，求解出汽车的前轮转角和各个车轮的制动力并输入给CarSim汽车模型，控制汽车实现避撞控制；该方法包括以下步骤：步骤1、设计避撞路径规划模块，确定参考侧向位移和横摆角；步骤2、设计轮胎模型线性化模块，实现预测时域内非线性轮胎力的线性近似，其过程包括如下子步骤：步骤2.1、设计非线性轮胎模型，得到轮胎侧向力Fy的表达式；步骤2.2、轮胎模型线性化方程设计，其过程包括如下子步骤：步骤2.2.1、轮胎状态刚度定义，定义轮胎状态刚度C为每一侧偏角α下，侧向力与该侧偏角的比值，表达式如下：其中，各个轮胎的侧偏角分别定义如下：其中，下标fl，fr，rl，rr分别指前左、前右、后左和后右轮轮胎；δf为前轮转角；为汽车侧向速度；为汽车纵向速度；γ为汽车横摆角速度；lf与lr分别为汽车质心到前轴和后轴的距离；步骤2.2.2、轮胎模型性化方程设计，将步骤2.1的式(2)得到的轮胎侧向力和步骤2.2.1的式(15)得到的轮胎侧偏角代入步骤2.2.1的式(14)可得到每个轮胎的轮胎状态刚度，基于得到的轮胎状态刚度，各个轮胎的侧向力可线性化表示为：Fy,ij＝Cij·αij(16)其中，下标ij＝fl，fr，rl，rr；步骤2.3、预测时域内轮胎状态刚度预测和轮胎模型线性化，其过程包括如下子步骤：步骤2.3.1、建立汽车运动学模型，其表达式如下：其中，Fy,f＝Fy,fl+Fy,fr，为前左、前右轮轮胎侧向力之和，表示汽车的前轴侧向力；Fy,r＝Fy,rl+Fy,rr，为后左、后右轮轮胎侧向力之和，表示汽车的后轴侧向力；Iz为绕汽车质心铅垂轴的横摆转动惯量；为汽车横摆角加速度；Fb，fl，Fb,fr，Fb,rl和Fb,rr分别为前左、前右、后左和后右轮的制动力；w为汽车左右轮距；m为汽车质量；为汽车侧向加速度；为汽车在大地坐标系中的横摆角变化率；为汽车在大地坐标系中侧向位移的变化率；为汽车在大地坐标系中的横摆角；步骤2.3.2、预测时域内轮胎状态刚度预测，将步骤1得到的参考侧向位移Yref和横摆角代入步骤2.3.1中的汽车运动学模型，可以推导出预测的轮胎状态刚度的表达式：其中，Cf,pre为预测的前轴的轮胎状态刚度；Cr,pre为预测的后轴的轮胎状态刚度；参考横摆角的二阶导；为参考侧向位移的二阶导；为参考侧向位移的一阶导；和κμ,F为补偿附着系数影响的调节因子；ε是避免分母为零的极小数；由于轮胎力附着极限的影响，轮胎状态刚度应满足约束：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍松，王枫，王国栋，崔高健，于志新，王书君，田云胜，王帅，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22