一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法及系统，方法包括：S100、基于车辆线性二自由度动力学模型，建立车辆偏差状态方程；S200、基于车辆线性二自由度动力学模型和参考轨迹，建立跟踪偏差模型；S300、基于车辆偏差状态方程和LQR横向控制算法，求解得到控制系数K值；S400、基于跟踪偏差模型和控制系数K值，计算得到前轮转角前馈控制量；S500、基于PID反馈控制算法，以及车辆当前状态与参考轨迹之间的实际误差量，计算得到前轮转角反馈控制量；S600、基于前轮转角前馈控制量与前轮转角反馈控制量，计算得到前轮转角控制量。本发明专利技术利用PID反馈控制提高了LQR前馈控制在非线性区域的控制精度，满足车辆对横向控制的超高实时性的需求。超高实时性的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及车辆线性二自由度动力学模型循迹控制
，具体涉及一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法及系统。

技术介绍

[0002]现有的车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法，LQR（linear quadratic regulator，线性二次型调节器）运用较为广泛，被广泛运用于车辆循迹的横向控制中，对线性轨迹的跟踪有着良好的精度，但由于实际运用中存在对非线性轨迹区域的线性近似处理，LQR在非线性区域的循迹控制精度无法达到理想的控制精度。现有的改进方法多采用通过最优算法对LQR参数实时调节，但这种方式加大了对车载控制器的算力要求，对于一些算力较低的MCU（Microcontroller Unit，微控制单元），此种方式是不能满足工程需求的。
[0003]目前，现有L4级自动驾驶车辆采用LQR进行车辆的横向控制，首先基于自行车模型建立车辆的运动学模型，求解状态方程；再计算此时车辆的横向偏差与航向偏差；最后对偏差与控制量赋予不同的权重，建立代价函数，求解最优控制量，既本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法，其特征在于，包括：S100、基于车辆线性二自由度动力学模型，建立车辆偏差状态方程；S200、基于所述车辆线性二自由度动力学模型和参考轨迹，建立跟踪偏差模型；S300、基于所述车辆偏差状态方程和LQR横向控制算法，求解得到控制系数K值；S400、基于所述跟踪偏差模型和所述控制系数K值，计算得到前轮转角前馈控制量；S500、基于PID反馈控制算法，以及车辆当前状态与所述参考轨迹之间的实际误差量，计算得到前轮转角反馈控制量；S600、基于所述前轮转角前馈控制量与所述前轮转角反馈控制量，计算得到前轮转角控制量。2.根据权利要求1所述的一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法，其特征在于，在LQR横向控制算法中加入车辆位置预测模型，所述车辆位置预测模型中的预瞄距离L基于固定长度L1和可变长度L2确定，其中，L1=Rlength，L2=V*t，Rlength为质心到后轴的距离，t为预瞄时间，V为车辆速度；当V小于第一预设速度时，预瞄距离L=L1，当V大于所述第一预设速度时，预瞄距离L=L1+L2。3.根据权利要求2所述的一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法，其特征在于，当V在所述第一预设速度和第二预设速度之间时，LQR横向控制算法中的控制量权重R近似为线性变化，R=k*V+b，当V为所述第一预设速度时确定低速控制量权重R1，当V为所述第二预设速度时确定高速控制量权重R2；其中，k*V+b 表示从R1到R2的直线，b为此直线与Y轴的交点，k为此直线的斜率，k>0。4.根据权利要求1
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3任一项所述的一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法，其特征在于，S400包括：基于所述跟踪偏差模型计算得到偏差状态量，将所述偏差状态量与所述控制系数K值相乘得到前轮转角反馈控制量。5.根据权利要求1
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3任一项所述的一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制方法，其特征在于，S600包括：将所述前轮转角前馈控制量与所述前轮转角反馈控制量相加得到前轮转角控制量。6.一种车辆线性二自由度动力学模型循迹控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李施，鲁若宇，蔡营，骆嫚，曹恺，
申请(专利权)人：东风悦享科技有限公司，
类型：发明
国别省市：