一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法技术

本发明专利技术针对现有技术的局限性，提出了一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，通过以前后轴中心点为参考点，将规划轨迹解耦为的两条曲率近似连续参考轨迹，以车辆中心点为控制点，将横向误差和横摆角误差的控制解耦为以前后轴中心点为控制点的双点跟踪误差控制，可以充分利用四轮转向车辆的自由度，实现了无需切换转向模式即可使四轮转向车辆具有同相转向、异相转向和不等角度转向的能力，具有更大的前后轮转角控制域和较高的跟踪精度。后轮转角控制域和较高的跟踪精度。后轮转角控制域和较高的跟踪精度。

【技术实现步骤摘要】
一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法


[0001]本专利技术涉及自动驾驶
，具体地，涉及针对四轮转向车辆的控制技术；更具体的，涉及一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]自动驾驶汽车的关键问题之一是路径跟踪，即通过控制车辆的横向运动和横摆运动跟踪预定的路径。四轮转向(4WS)车辆因前后轮均可转向而具有响应速度快、轨迹跟踪精度高、灵活性强的特点，常用于复杂环境中的机动，四轮转向车辆的无人化成为趋势。无人驾驶中路径跟踪的控制方法主要分为两类，一类是基于几何学的控制方法，以纯跟踪和stanley算法为代表，常用于低速场景，解释性好，运算速度快；另一类是基于模型的控制方法，以滑膜控制，模型预测控制,线性二次型调节器为代表，模型以动力学模型为主，常用于高速车辆的稳定性控制。然而，针对低速行驶的四轮转向车辆无人驾驶的轨迹跟踪问题，当前轨迹跟踪方法存在着如下问题：
[0003]1)过度约束前后轮转向，灵活性差；当前方案多是针对于前轮转向车辆进行建模与控制，对于四轮转向车辆的针对性几何关系分析较少，常规的轨迹跟踪方案无法简单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取受控对象的实时位姿以及目标点位姿；S2，根据所述实时位姿以及目标点位姿，运用结合了加速度与转角速度约束的车辆运动学模型，获取受控对象的参考速度序列以及受控对象的前轴中心点参考轨迹与后轴中心点参考轨迹；S3，以后轴中心点为基准参考点，前轴中心点为随动参考点，根据所述前轴中心点参考轨迹与后轴中心点参考轨迹，采用非线性反馈控制的预瞄方式，获取受控对象的前轮转角控制量以及后轮转角控制量；S4，根据所述参考速度序列，获取受控对象的加速度控制量；S5，根据所述前轮转角控制量、后轮转角控制量以及加速度控制量，控制所述受控对象的运行。2.根据权利要求1所述的四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，包括以下过程：S21，根据所述实时位姿以及目标点位姿，运用结合了加速度与转角速度约束的车辆运动学模型，获取受控对象的参考速度序列以及受控对象的几何中心点参考位姿序列；S22，运用预设的位姿变换关系，将所述几何中心点参考位姿序列转换为受控对象的前轴中心点参考轨迹与后轴中心点参考轨迹。3.根据权利要求2所述的四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述车辆运动学模型按以下公式表示：运动学模型按以下公式表示：运动学模型按以下公式表示：δ
f
(k+1)＝δ
f
(k)+Δδ
f
Δtδ
r
(k+1)＝δ
r
(k)+Δδ
r
Δt其中，x、y表示位置坐标；表示车辆航向角；β表示车辆几何中心速度v
m
与车身的夹角；k表示第k个时刻；Δt表示时间间隔；δ
f
表示前轮转角控制量；Δδ
f
表示前轮转角控制量变化值；δ
r
表示后轮转角控制量；Δδ
r
表示后轮转角控制量变化值。4.根据权利要求3所述的四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述加速度与转角速度约束按以下公式表示：|Δv|≤Δv
max
|Δδ
f
|≤Δδ
max
|Δδ
r
|≤Δδ
max
其中，Δv表示速度变化值；Δv
max
表示预设的速度最大变化值；Δδ
max
表示预设的转角控制量最大变化值。
5.根据权利要求3所述的四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述位姿变换关系按以下公式表示：其中，x
f
与y
f
表示前轴中心点的位置坐标；x
r
与y
r
表示后轴中心点的位置坐标；L表示受控对象的轴距。6.根据权利要求1所述的四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，包括以下过程：S31，计算前轴中心点到前轴中心点参考轨迹最近点F
ref
的距离e
...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊会元，刘德亮，谭晓军，刘羽，潘跃龙，张学岭，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，
类型：发明
国别省市：