用于控制自动化或自主运动机构的方法和分析评价单元技术

本发明专利技术涉及一种用于控制自动化或自主运动机构(1)的方法，其中：自动求取(200)与预定义轨迹的偏差，所述偏差要求运动机构返回到预定义轨迹上，根据与预定义轨迹的偏差自动计算(300)急动度作为输入参量；根据加权总和自动计算(400)不受限的调节参量用于返回到预定义轨迹上，加权总和包括与输入参量相关的用于返回的状态加权加数；自动计算(500)关于急动度的、受限的调节参量，通过具有多个级的级联来处置不受限的调节参量，每个级关于对应的动态系统状态具有一个饱和函数，与时间相关地积分(600)受限的调节参量，以得到到预定义轨迹上的、受限的返回轨迹，通过到预定义轨迹上的、受限的返回轨迹自动控制(700)运动机构。

【技术实现步骤摘要】
用于控制自动化或自主运动机构的方法和分析评价单元
本专利技术涉及一种用于控制自动化或自主运动机构的方法和一种运动机构的分析评价单元。
技术介绍
随着高度自动化和自主车辆的持续的进一步发展，轨迹规划的重要性也提高。在此，对轨迹规划的要求可能是多样的。这些要求包括从规划舒适的轨迹用于在高速公路上的车道变换到在城市内外交通中的与安全性相关的避让机动动作。因此，根据要求经常对轨迹规划提出较高的要求，例如遵守特定的舒适性准则或安全性准则或预测危险情况。此外，轨迹计算必须能是实时的，因为所述计算必须在连续的行驶运行中执行。为了满足该要求，在相关文献中讨论了基于多项式的方法。基于多项式的规划方法虽然能是实时的，但具有下述缺点：不能容易地明确考虑限制。此外，通过低阶多项式很难在较长的时间域上模拟人的非对称驾驶行为。例如人类驾驶员在开始车道变换时比他结束车道变换时的动态性更高。一种在轨迹规划时将限制和非对称行为纳入的可能性是模型预测式控制(MPC)。然而，因为此时必须在约束条件下连续地解决优化问题，所以基于MPC的规划需要非常高的运算能力，以便能是实时的。然而，以在目前车辆中使用的控制器的基础负荷不能确保这种较高的运算能力。
技术实现思路
根据本专利技术，提出一种用于控制自动化的或自主的运动机构的方法，所述方法包括以下步骤：·自动求取与预定义轨迹的偏差，其中，所述偏差要求所述运动机构返回到所述预定义轨迹上，响应于此，·根据与所述预定义轨迹的偏差，自动计算急动度作为输入参量；·根据加权总和自动计算用于返回到所述预定义轨迹上的、不受限的调节参量，所述加权总和包括用于所述返回的状态的加权加数，所述加权加数与输入参量相关；·自动计算关于急动度的、受限的调节参量，其方式是，通过具有多个级的级联处置所述不受限的调节参量，每个级具有饱和函数，其中，每个级关于对应的动态系统状态具有一个饱和函数，响应与此，·与时间相关地积分受限的调节参量，以得到到所述预定义轨迹(2)上的、受限的返回轨迹，响应与此，·通过到所述预定义的轨迹上的、受限的返回轨迹自动控制所述运动机构。根据第一方面，本专利技术涉及一种用于控制自动化或自主运动机构的方法。例如汽车、尤其轿车和/或载重车和/或摩托车和/或飞机和/或轮船适合作为本专利技术意义上的运动机构。当前，“自主”或“自动化”的可行驶运动机构可以理解为能够例如通过分析评价单元独立地规划轨迹并且还能够在独立地该轨迹上运动的至少一种运动机构。在第一步骤中，本专利技术的方法包括求取例如路程的偏差，所述偏差要求返回(Rückführung)到预定义轨迹上。可以尤其通过所述运动机构、例如通过分析评价单元、例如CPU和/或微控制器或电控制器来进行这种偏差求取。为了求取偏差也可以考虑另外的当前可用的动态系统参量，例如能够通过传统的运动机构传感器装置求取的速度和/或加速度。“预定义轨迹”可以理解为例如在弗雷内坐标系的参考线或参考曲线上延伸的全球轨迹。例如可以在行驶开始时或之前规划所述全球轨迹并且不考虑由于发生偏差的路程引导或由于障碍物而将意味着必须偏差该轨迹的意外情况。偏差或者说返回到该预定义轨迹上的必要性可以例如基于车辆的传感器技术数据而发生，所述传感器技术数据例如来自超声波传感器和/或摄像头和/或激光雷达传感器和/或雷达传感器和/或加速度测量器具和/或速度测量器具。偏差可能由障碍物引起，由此，运动机构必须偏差预定义轨迹。障碍物能够以传感器技术被感测或求取。此外，基于求得的偏差尤其得出由于障碍物和车道边界而产生的车道。响应于求取到偏差，根据所述偏差进行作为输入参量的急动度的自动计算。例如为了计算急动度可以考虑与预定义参考轨迹的偏差，例如运动机构的距离和/或当前加速度和/或当前速度。从该输入参量出发，进行不受限的调节参量的自动计算用于返回到预定义轨迹上。“调节参量”当前在控制技术的意义上应理解为所使用的调节环节(例如分析评价单元)的输出参量，其中，通过该输出参量或调节参量能够基于输入参量(急动度)进行有针对性地干预系统、即运动机构的控制段或者说调节(Regelung)段。但不受限的调节参量当前不直接作用于系统。而是进行将在下面阐明的进一步的处置步骤。用于返回到预定义轨迹上的不受限的调节参量根据加权总和计算出，所述加权总和包括输入参量的加权加数和所述返回的一个状态的加权加数或另一状态的加权加数。在此，输入参量的加数也可以具有零权重。此外可以考虑另外的状态。尤其每个状态得到一个加权加数，以计算不受限的调节参量。所述不受限的调节参量受到饱和级联的限制。在对由此得到的输出参量进行三重时间积分后可以得到直接作用于运动机构的状态。对于下一个时间点，从当前状态出发重复该过程。例如运动机构的速度、急动度、加速度和/或位置可以作为“状态”。在此，尤其根据与预定义轨迹的偏差计算所述状态。所述状态例如能够以传感器技术求取。尤其针对运动机构的对应的横向或纵向或垂直运动在假设所列举出的运动相互脱耦的条件下在存在偏差的情况下针对车辆的对应的加速度、速度和位置求取所述状态并且将其转换到状态空间中。例如可以将不受限的调节参量的规划视为状态返回，使得运动机构能够从初始条件出发渐进地稳定到预定义的参考轨迹上。例如为此可以借助极点预给定和/或“线性平方控制器(LQR)方法”计算出返回矩阵。由于使用加权总和及所述加权总和的简单的计算机处理，所需的运算速度或运算能力与模型预测方法相比能够10至100倍地减小。在下一步骤中进行关于急动度的受限调节参量的自动计算，在此，通过多个级的级联来处置不受限的调节参量。为此，所述级联的每个级设置有关于动态系统状态的饱和函数。所述饱和函数描述在该级联的级内部在动态系统状态方面进行的限制。动态系统状态可以包含例如急动度，所述急动度根据物理定义包括路程的三阶时间导数。在此，可以尤其针对横坐标使用求取与预定义参考轨迹的偏差。尤其可以简化地假设，运动机构的横向和纵向运动是脱耦的，其中，在求取针对横向运动的返回轨迹时以至少一个恒定的纵向运动为前提。在费雷内坐标系的情况下，可以使用与预定义轨迹的距离以及预定义轨迹的随时间变化的弧长，以便由此分别计算急动度。急动度的变化在此可以尤其被理解为调节参量。由这些假设得出的数学模型尤其可以在状态空间中进行变换。对此做出响应地，进行受限的调节参量的与时间相关的积分、例如三重时间积分，以得到受限的返回轨迹，即包含来自动态系统状态(例如急动度和/或加速度)方面的级联的限制信息的、受限的返回轨迹。在最后一个步骤中进行对运动机构的自动控制，通过受限的返回轨迹返回到预定义轨迹上。这例如可以借助调节器来进行。因此，通过本专利技术的方法如下限制急动度：使得可以进行舒适的轨迹规划。例如可以通过分析评价单元、例如CPU和/或微控制器和/或电子控制单元求取并且实施前述步骤。因此，可以突出地提供轨迹规划，所述轨迹规划相比于基于高阶多项式的传统规划方法也能用于非对称行驶行为(通过将急动度作为输入参量和输出参量考虑)并且可以考虑限制。改进技术方案示出本专利技术的优选扩展方案。根据本专利技术的有利扩展方案，动态系统状态包括运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制自动化的或自主的运动机构(1)的方法，所述方法包括以下步骤：/n·自动求取(200)与预定义轨迹(2)的偏差，其中，所述偏差要求所述运动机构(1)返回到所述预定义轨迹(2)上，响应于此，/n·根据与所述预定义轨迹(2)的偏差，自动计算(300)急动度作为输入参量；/n·根据加权总和自动计算(400)用于返回到所述预定义轨迹(2)上的、不受限的调节参量，所述加权总和包括用于所述返回的状态的加权加数，所述加权总和与输入参量相关；/n·自动计算(500)关于急动度的、受限的调节参量，其方式是，通过具有多个级的级联处置所述不受限的调节参量，每个级具有饱和函数，其中，每个级关于对应的动态系统状态具有一个饱和函数，响应与此，/n·与时间相关地积分(600)受限的调节参量，以得到到所述预定义轨迹(2)上的、受限的返回轨迹，响应与此，/n·通过到所述预定义的轨迹(2)上的、受限的返回轨迹自动控制(700)所述运动机构(1)。/n

【技术特征摘要】
20181221 DE 102018222783.71.一种用于控制自动化的或自主的运动机构(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
·自动求取(200)与预定义轨迹(2)的偏差，其中，所述偏差要求所述运动机构(1)返回到所述预定义轨迹(2)上，响应于此，
·根据与所述预定义轨迹(2)的偏差，自动计算(300)急动度作为输入参量；
·根据加权总和自动计算(400)用于返回到所述预定义轨迹(2)上的、不受限的调节参量，所述加权总和包括用于所述返回的状态的加权加数，所述加权总和与输入参量相关；
·自动计算(500)关于急动度的、受限的调节参量，其方式是，通过具有多个级的级联处置所述不受限的调节参量，每个级具有饱和函数，其中，每个级关于对应的动态系统状态具有一个饱和函数，响应与此，
·与时间相关地积分(600)受限的调节参量，以得到到所述预定义轨迹(2)上的、受限的返回轨迹，响应与此，
·通过到所述预定义的轨迹(2)上的、受限的返回轨迹自动控制(700)所述运动机构(1)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述动态系统状态分别包括所述运动机构(1)的：
·急动度和/或<...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·曼德拉，P·霍尔茨瓦特，R·布鲁德，S·朱斯，T·施佩克尔，S·格罗德，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE