致动自主驾驶车辆控制系统的控制子系统的方法和系统技术方案

公开了用于致动自主驾驶车辆(ADV)控制系统的控制子系统的方法和系统，减少自主驾驶车辆中的控制子系统(例如，油门、制动或转向)中的二阶动态延迟。从ADV感知和规划系统接收控制输入。控制输入被转化在对ADV的控制子系统的控制命令中。从ADV的存储装置获得参考致动输出。参考致动输出是平滑的输出，该输出考虑了可归因于控制子系统致动器的二阶致动动态延迟。基于控制输入和参考致动输出之间的差，确定自适应增益并将其应用到输入控制信号以减小控制输出和参考致动输出之间的误差。

【技术实现步骤摘要】
致动自主驾驶车辆控制系统的控制子系统的方法和系统
本公开的实施例一般涉及操作自主车辆。更特别地，本公开的实施例涉及用于解决控制自主车辆控制子系统中的时间延迟和致动动态延迟以改进自主车辆控制的高效、实时的过程。
技术介绍
以自主模式(例如，无人驾驶)操作的车辆可以减轻乘坐者，尤其是驾驶员的一些驾驶相关责任。当在自主模式下操作时，车辆可以使用车载传感器导航到各种位置，从而允许车辆以最小的人机交互或者在没有任何乘客的一些情况下行驶。运动规划和控制是自主驾驶中的关键操作。然而，常规的运动规划操作主要根据给定路径的曲率和速度(一阶动力学)估计完成给定路径的难度，而不考虑诸如制动、油门和转向的控制子系统的二阶动力学。由于使用电子确定和控制系统的致动，例如制动、油门和转向(“线控驾驶”)，在车辆致动系统中存在一些延迟时间和系统动态延迟。由于在检测到需要用以停留在规划的轨迹上的控制命令时的延迟，可能发生时间延迟。时间延迟可归因于识别车辆周围的对象所需的数据收集和处理时间，并且可归因于停留在规划的轨迹上所需的控制命令的计算。时间延迟可以是大约50-100毫秒(ms)。当控制命令(诸如制动、油门调节或转向)被控制子系统接收时，致动动态延迟可能在控制子系统中发生，并且控制子系统必须致动物理组件以执行控制命令。致动动态延迟可能导致不期望的油门调节/制动/转向控制响应，尤其是在快速加速或急转弯驾驶场景期间。例如，在典型的侧向通过(side-pass)驾驶场景中，当自主车辆从当前车道快速改变到另一车道时，与基于来自控制模块的转向命令的期望的转向角度相比，转向动作通常呈现一些动态滞后。结果，整个车道改变过程可以变得不顺畅并且对于车辆中的乘客是不舒服的。致动动态延迟可归因于物理致动器或元件，诸如马达、传动带、制动垫和汽缸，或燃烧，它们需要时间以实施用以控制命令的物理动作。接收到的命令的致动动态延迟可以显现为致动的上升时间、过冲量和用以针对物理致动器的所测状态匹配接收到的控制命令的建立时间。致动动态延迟可以大约是几百毫秒，基本上比延迟长。诸如制动、转向和油门的控制子系统通常由第三方供应商提供，第三方供应商不同于开发用于自主车辆的控制系统的一方。因此，自动车辆控制子系统的开发者必须将控制子系统的操作特性视为“黑匣子”。因此，自主车辆领域的先前的工业努力试图在转向致动上设计简单的比例-积分-微分(PID)控制器以减小致动动力学的负面影响。然而，由于基于PID的控制器的结构过于简化，PID控制器仅可以在一定程度上增加转向动态响应，而不能完全解决致动时间-延迟和动态延迟问题。
技术实现思路
本公开的第一方面提供了一种致动自主驾驶车辆ADV控制系统的控制子系统的计算机实现的方法，方法包括：接收对ADV的控制子系统的致动控制系统的反馈控制器的第一控制输入；确定控制子系统的致动器的输出致动命令与由模型参考系统基于第二控制输入生成的参考致动输出之间的误差；基于误差确定自适应增益；以及基于由控制子系统输出的测量的致动动作、第一控制输入和自适应增益，输出致动控制子系统的第二致动命令。本公开的第二方面提供了一种非暂时性机器可读介质，具有存储在其中的指令，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行根据第一方面所述的致动自主驾驶车辆ADV控制系统的控制子系统的计算机实现的方法。本公开的第三方面提供了一种用于致动自主驾驶车辆ADV的ADV控制系统的控制子系统的致动控制系统。致动控制系统包括用于接收第一控制输入的反馈控制器、耦接到反馈控制器的模型参考模块、耦接到反馈控制器的线控致动系统、组合逻辑、以及自适应增益系统。组合逻辑用于确定线控致动系统的输出致动命令与由模型参考系统基于第二控制输入生成的参考致动输出之间的误差。自适应增益系统用于基于误差确定自适应增益，其中反馈控制器被配置为基于由线控致动系统输出的测量的致动动作、第一控制输入和自适应增益，输出致动线控致动系统的第二致动命令。本公开的第四方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时实现根据第一方面所述的致动自主驾驶车辆ADV控制系统的控制子系统的计算机实现的方法。本公开能够很好地解决了控制自主车辆控制子系统中的时间延迟和致动动态延迟问题，改进了自主车辆控制的高效、实时的过程。附图说明本公开的实施例通过示例的方式示出并且不限于附图中的图，在附图中相似的附图标记表示相似的元件。图1是示出根据一个实施例的联网系统的框图。图2是示出根据一个实施例的自主车辆的示例的框图。图3A和图3B是示出根据一个实施例的与自主车辆一起使用的感知和规划系统的示例的框图。图3C示出根据实施例的示例ADV控制命令和对控制命令的自主车辆控制子系统致动动作的响应。图3D示出根据实施例的如在自主车辆中使用的转向控制子系统和动力学源。图4是示出根据一个实施例的自主驾驶系统的架构的框图。图5A是示出根据一个实施例的数据流和合并了改进自主驾驶车辆(ADV)的一个或多个控制子系统的致动的模型参考自适应控制器(MRAC)的系统的框图500。图5B是示出根据一个实施例的模型参考自适应控制器的数据流的框图。图5C是示出根据一个实施例的如模型参考自适应控制器修改的子系统控制致动的框图。图6是示出根据一个实施例的使用模型参考自适应控制器来改进控制子系统(例如，油门、制动、转向)的致动的方法的框图。图7是示出根据一个实施例的使用模型参考自适应控制器来改进控制子系统(例如，油门、制动、转向)的致动的方法的框图。具体实施方式将参考以下讨论的细节描述本公开的各个实施例和方面，并且附图将示出各个实施例。以下描述和附图是本公开的说明并且不应被解释为限制本公开。描述了许多具体细节以提供对本公开的各种实施例的全面理解。然而，在某些情况下，为了提供对本公开的实施例的简要讨论，没有描述公知或常规的细节。说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特别特征、结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施例中。在说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施例中”不一定都指同一实施例。在实施例中，一种改进自主驾驶车辆(ADV)控制系统的控制子系统的性能的方法包括接收对ADV的控制子系统的致动系统的反馈控制器的控制输入(例如，油门、制动、转向)。确定与控制输入对应的参考致动输出。可以通过在ADV的存储装置中查找与控制子系统和接收到的控制输入对应的参考致动输出来确定模型参考致动输出。参考致动输出可以至少部分地基于控制子系统的致动时间延迟和二阶动态延迟。控制子系统的二阶动态延迟可以包括以下中的一个或多个：在启动控制子系统的控制动作时的时间延迟、控制子系统的致动的上升时间、致动的过冲量、或者致动的建立时间。方法还包括确定控制子系统的致动器的输出致动命令与参考致动输出之间的误差，以及基于误差确定自适应增益。输出致动控制子系统的致动命令。致动命令基于测量的致动动作、期望输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种致动自主驾驶车辆ADV控制系统的控制子系统的计算机实现的方法，所述方法包括：/n接收对ADV的所述控制子系统的致动控制系统的反馈控制器的第一控制输入；/n确定所述控制子系统的致动器的输出致动命令与由模型参考系统基于第二控制输入生成的参考致动输出之间的误差；/n基于所述误差确定自适应增益；以及/n基于由所述控制子系统输出的测量的致动动作、所述第一控制输入和所述自适应增益，输出致动所述控制子系统的第二致动命令。/n

【技术特征摘要】
20200221 US 16/797,8331.一种致动自主驾驶车辆ADV控制系统的控制子系统的计算机实现的方法，所述方法包括：
接收对ADV的所述控制子系统的致动控制系统的反馈控制器的第一控制输入；
确定所述控制子系统的致动器的输出致动命令与由模型参考系统基于第二控制输入生成的参考致动输出之间的误差；
基于所述误差确定自适应增益；以及
基于由所述控制子系统输出的测量的致动动作、所述第一控制输入和所述自适应增益，输出致动所述控制子系统的第二致动命令。


2.如权利要求1所述的方法，其中参考致动输出至少部分地基于所述控制子系统的二阶属性。


3.如权利要求2所述的方法，其中所述控制子系统的所述二阶属性包括以下中的一个或多个：在启动所述控制子系统的控制动作时的时间延迟、所述控制子系统的致动器的上升时间、过冲量或建立时间。


4.如权利要求1所述的方法，其中在所述ADV的当前驾驶循环期间，在所述反馈控制器处接收所述第一控制输入，以及在先前的驾驶循环期间，在所述反馈控制器处接收所述第二控制输入。


5.如权利要求1所述的方法，其中从自主驾驶系统接收所述第一控制输入和所述第二控制输入，所述自主驾驶系统被配置为根据从所述ADV的车辆底盘获得的车辆状态、基于从所述ADV的多个传感器获得的传感器数据规划轨迹以驾驶所述ADV。


6.如权利要求1所述的方法，其中所述控制子系统包括油门控制子系统、制动控制子系统或转向控制子系统中的至少一个。


7.如权利要求1所述的方法，还包括迭代地执行确定所述控制子系统的所述致动器的输出致动命令与所述参考致动输出之间的误差、确定自适应增益、以及输出致动所述控制子系统的下一个致动命令，直到所述控制子系统的测量的致动状态在具有应用的自适应增益的所述参考致动输出的阈值内。


8.一种非暂时性机器可读介质，具有存储在其中的指令，所述指令在由处理器执行时使得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王禹，罗琦，姜舒，缪景皓，胡江滔，王京傲，周金运，许稼轩，
申请(专利权)人：百度美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US