【技术实现步骤摘要】
输入饱和的自动驾驶汽车路径跟踪控制方法
本专利技术涉及自动驾驶汽车
，具体涉及一种输入饱和的车辆跟踪控制方法。
技术介绍
随着新一代信息技术的快速发展以及人们对汽车安全性和舒适性要求的提高，自动驾驶汽车的路径跟踪控制已成为近年来新兴的研究热点，并广泛应用于移动机器人和自动泊车系统。自动驾驶汽车将有助于减轻驾驶员的劳动强度，提高汽车行驶安全性，减少道路交通事故，提高道路通行效率。据汽车行业统计数据预测，在降低道路拥堵和交通事故等目标的驱动下，将来大多数汽车将具备无人驾驶功能，并有望主导道路交通。对自动驾驶汽车而言，首先要解决的基本问题之一是实现车辆的路径跟踪控制，其控制目标是使得车辆能够跟踪理想路径，保持稳态路径跟踪误差(即横向偏移和航向误差)为零。关于自动驾驶汽车的路径跟踪控制算法有：滑动模态控制，自适应控制，鲁棒H∞控制，神经网络控制，模型预测控制，LMI优化控制和基于Lyapunov函数控制等。这些控制方法大多只考虑了传统的车辆操纵性和稳定性，而车辆状态测量和信号传输过程中通常存在不可避免的时延和数据丢包问...
【技术保护点】
1.一种输入饱和的自动驾驶汽车路径跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/na)建立如公式(1)的车辆动力学模型：/n
【技术特征摘要】
1.一种输入饱和的自动驾驶汽车路径跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)建立如公式(1)的车辆动力学模型：
其中，为vy的一阶导数，为γ的一阶导数，vx为车辆质心CG的纵向速度，vy为车辆质心CG的侧向速度，γ为车辆的横摆角速度，m为车体质量，Iz为车辆绕Z轴的转动惯量，d1(t)、d2(t)均为未建模动态，Fyf为车辆前轮轮胎的侧向力，Fyr为车辆后轮轮胎的侧向力，通过公式(2)计算外部横摆力矩ΔMz
式中Fxi为第i个轮胎的纵向力，lf为车辆质心CG到前轴的距离，lr为车辆质心CG到后轴的距离，ld为轮距，δf为前轮转向角；
b)建立如公式(3)的路径跟踪模型：
其中ls为车辆质心CG与传感器之间的水平距离，ye为距离车辆质心CGls处的横向偏移，φe为航向误差，
通过公式(4)计算得到车辆的实际横摆角φ：
φ＝φe+φd(4)
其中φd为参考路径正切方向相对于全局坐标系的横摆角，当车辆以纵向速度vx跟踪曲率为ρref的参考路径时，为φd的一阶导数；
c)建立如公式(5)的路径跟踪动态模型：
其中为x(t)的一阶导数，x(t)为状态变量，x(t)＝[vy,γ,φe,ye]T，T为矩阵转置，u(t)为输入变量，u(t)＝[δfΔMz]T，d(t)＝[d1(t)d2(t)-vxρref-lsvxρref]T，通过公式(6)计算系统矩阵A和系统矩阵B；
d)当车辆纵向速度vx变化时，通过公式表示，λv为时变参数且满足|λv|≤1，为vx的标称值，系统矩阵A表示为A＝A0+ΔA，ΔA＝EMF，M＝λv，F为单位矩阵，如公式(7)计算A0，如公式(8)计算E；
e)建立如公式(9)的车辆路径跟踪控制系统：
其中C1为4阶单位矩阵，u(t)∈Rn，Rn为n维实数空间，
σ(u(t))＝[σ(u1(t)),σ(u2(t)),…,σ(un(t))]T，
uimax为ui(t)的最大值，ui(t)为u(t)的第i个元素；
f)建立如公式(10)的状态反馈路径跟踪控制器：
u(t)＝Kx(t-τ(t))(10)
其中τ(t)为时延，τ(t)＝τ1+τ2，τ1为控制信号从传感器到控制器的传输时延，τ2为控制信号从控制器到执行器的时延，K为待设计的控制增益矩阵；
g)建立如公式(11)的自动驾驶汽车路径跟踪控制闭环系统：
当d(t)＝0时，如公式(11)的自动驾驶汽车路径跟踪控制闭环系统是渐进稳定的，当d(t)≠0时，通过公式(12)计算鲁棒H∞扰动抑制性能指标γ1；
h)求解满足如公式(13)的线性矩阵不等...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈长芳，舒明雷，刘瑞霞，杨媛媛，魏诺，许继勇，
申请(专利权)人：山东省计算中心国家超级计算济南中心，
类型：发明
国别省市：山东;37
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