一种基于模糊PID的车道保持控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于模糊PID的车道保持控制方法及装置，通过获取当前时刻车辆的第一位置坐标和第一行驶速度，来计算车辆的预瞄距离，并根据预瞄距离，得到下一时刻车辆的第二位置坐标；获取期望路径上距离第二位置坐标最近的点及该点的第三位置坐标；判断第二位置坐标和第三位置坐标的纵向位置偏差是否小于预设阈值，若是，则根据当前方向盘转角控制车辆方向盘转动；若否，则根据模糊PID控制算法计算车辆的预测方向盘转角，并根据预测方向盘转角控制车辆方向盘转动。与现有技术相比，本发明专利技术基于预瞄距离和模糊PID控制算法，对车辆保持控制参数进行实时调整，以提高获取的车辆控制参数的准确性，保证车辆在车道保持过程中的稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊PID的车道保持控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及车道保持辅助驾驶的
，特别是涉及一种基于模糊PID的车道保持控制方法及装置。

技术介绍

[0002]车道保持辅助(LKA)是介于辅助驾驶和车辆安全技术之间的一项功能，能够及时发现车辆发生了车道偏离，并进行修正，以控制车辆保持在车道内的位置。
[0003]在现有研究车道保持辅助驾驶的相关技术中，常见的控制方法有PID、自适应预瞄、滑模、神经网络等，对于商用车而言，由于重心较高、纵向力较大，这些算法都不能很好地适用。如PID控制算法不是一种基于模型的控制方法，对于商用车这种滞后性强，惯性大的对象而言控制效果较差；此外由于商用车在运行过程中系统状态不断变化，PID控制参数也需要在线调整，但是传统PID并不能满足此项条件。
[0004]近年来，随着经济和交通智能化的不断发展，商用车对LKA技术需求也在日益增长。商用车不同于乘用车，其具有车身长、质心高、方向盘转角间隙大等特点，对于如何有效解决商用车系统高迟滞问题，实现车道保持功能并确保辅助系统安全稳定运行是重要研究内容。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于模糊PID的车道保持控制方法及装置，基于预瞄距离和模糊PID控制算法，对车辆保持控制参数进行实时调整，以提高获取的车辆控制参数的准确性，保证车辆在车道保持过程中的稳定性。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于模糊PID的车道保持控制方法，包括：
[0007]获取当前时刻车辆的第一位置坐标和第一行驶速度，根据所述第一行驶速度，计算车辆的预瞄距离，并根据所述第一位置坐标和所述预瞄距离，得到下一时刻车辆的第二位置坐标；
[0008]基于车辆的期望路径，获取所述期望路径上距离所述第二位置坐标最近的点，作为最佳匹配点，并获取所述最佳匹配点的第三位置坐标；
[0009]计算所述第二位置坐标和所述第三位置坐标的纵向位置偏差，并判断所述纵向位置偏差是否小于预设阈值，若是，则根据当前方向盘转角控制车辆方向盘转动；若否，则根据模糊PID控制算法计算车辆的预测方向盘转角，并根据所述预测方向盘转角控制车辆方向盘转动。
[0010]在一种可能的实现方式中，根据模糊PID控制算法计算车辆的预测方向盘转角，具体包括：
[0011]获取所述下一时刻车辆的第一航向角，同时获取所述最佳匹配点的第二航向角，计算所述第一航向角和所述第二航向角的航向角偏差；
[0012]将所述纵向位置偏差和所述航向角偏差作为模糊控制器的输入，以使所述模糊控制器输出第一控制系数、第二控制系数和第三控制系数；
[0013]将所述纵向位置偏差、所述第一控制系数、所述第二控制系数和所述第三控制系数作为PID控制器的输入，以使所述PID控制器根据预设的转向角计算公式，计算并输出车辆的预测方向盘转角。
[0014]在一种可能的实现方式中，根据预设的转向角计算公式，计算并输出车辆的预测方向盘转角，具体包括：
[0015]预设的转向角计算公式如下所示：
[0016][0017]式中，e为所述纵向位置偏差，k
p
为第一控制系数，k
i
为第二控制系数，k
d
为第三控制系数，k
p0
为原始第一控制系数，k
i0
为原始第二控制系数，k
d0
为原始第三控制系数，Δk
p
为第一控制系数变化量，Δk
i
为第二控制系数变化量，Δk
d
为第三控制系数变化量。
[0018]在一种可能的实现方式中，根据所述第一行驶速度，计算车辆的预瞄距离，具体包括：
[0019]基于所述第一行驶速度，得到相邻时刻加速度变化量，将所述第一行驶速度和所述相邻时刻加速度变化量代入到预设预瞄距离计算公式中，以使所述预设预瞄距离计算公式输出预瞄距离；
[0020]其中，所述预设预瞄距离计算公式如下所示：
[0021]Ld＝ld0+
△
acc*v；
[0022]式中，Ld为所述预瞄距离，ld0为所述预瞄距离的下限值，
△
acc为所述相邻时刻加速度变化量，v为所述第一行驶速度。
[0023]在一种可能的实现方式中，基于车辆的期望路径，获取所述期望路径上距离所述第二位置坐标距离最近的点，作为最佳匹配点，具体包括：
[0024]遍历所述期望路径上的所有点，分别计算每个点与所述第二位置坐标的距离，获取距离最小值对应的点，即为最佳匹配点。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述第一位置坐标、所述第二位置坐标和所述第三位置坐标为车辆坐标系下的位置坐标。
[0026]本专利技术还提供了一种基于模糊PID的车道保持控制装置，包括：下一时刻车辆位置坐标确定模块、期望路径匹配点获取模块和方向盘转角获取模块；
[0027]其中，所述下一时刻车辆位置坐标确定模块，用于获取当前时刻车辆的第一位置坐标和第一行驶速度，根据所述第一行驶速度，计算车辆的预瞄距离，并根据所述第一位置坐标和所述预瞄距离，得到下一时刻车辆的第二位置坐标；
[0028]所述期望路径匹配点获取模块，用于基于车辆的期望路径，获取所述期望路径上距离所述第二位置坐标最近的点，作为最佳匹配点，并获取所述最佳匹配点的第三位置坐标；
[0029]所述方向盘转角获取模块，用于计算所述第二位置坐标和所述第三位置坐标的纵向位置偏差，并判断所述纵向位置偏差是否小于预设阈值，若是，则根据当前方向盘转角控
制车辆方向盘转动；若否，则根据模糊PID控制算法计算车辆的预测方向盘转角，并根据所述预测方向盘转角控制车辆方向盘转动。
[0030]在一种可能的实现方式中，所述方向盘转角获取模块，用于根据模糊PID控制算法计算车辆的预测方向盘转角，具体包括：
[0031]获取所述下一时刻车辆的第一航向角，同时获取所述最佳匹配点的第二航向角，计算所述第一航向角和所述第二航向角的航向角偏差；
[0032]将所述纵向位置偏差和所述航向角偏差作为模糊控制器的输入，以使所述模糊控制器输出第一控制系数、第二控制系数和第三控制系数；
[0033]将所述纵向位置偏差、所述第一控制系数、所述第二控制系数和所述第三控制系数作为PID控制器的输入，以使所述PID控制器根据预设的转向角计算公式，计算并输出车辆的预测方向盘转角。
[0034]在一种可能的实现方式中，所述方向盘转角获取模块，用于根据预设的转向角计算公式，计算并输出车辆的预测方向盘转角，具体包括：
[0035]预设的转向角计算公式如下所示：
[0036][0037]式中，e为所述纵向位置偏差，k
p
为第一控制系数，k
i
为第二控制系数，k
d
为第三控制系数，k
p0
为原始第一控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊PID的车道保持控制方法，其特征在于，包括：获取当前时刻车辆的第一位置坐标和第一行驶速度，根据所述第一行驶速度，计算车辆的预瞄距离，并根据所述第一位置坐标和所述预瞄距离，得到下一时刻车辆的第二位置坐标；基于车辆的期望路径，获取所述期望路径上距离所述第二位置坐标最近的点，作为最佳匹配点，并获取所述最佳匹配点的第三位置坐标；计算所述第二位置坐标和所述第三位置坐标的纵向位置偏差，并判断所述纵向位置偏差是否小于预设阈值，若是，则根据当前方向盘转角控制车辆方向盘转动；若否，则根据模糊PID控制算法计算车辆的预测方向盘转角，并根据所述预测方向盘转角控制车辆方向盘转动。2.如权利要求1所述的一种基于模糊PID的车道保持控制方法，其特征在于，根据模糊PID控制算法计算车辆的预测方向盘转角，具体包括：获取所述下一时刻车辆的第一航向角，同时获取所述最佳匹配点的第二航向角，计算所述第一航向角和所述第二航向角的航向角偏差；将所述纵向位置偏差和所述航向角偏差作为模糊控制器的输入，以使所述模糊控制器输出第一控制系数、第二控制系数和第三控制系数；将所述纵向位置偏差、所述第一控制系数、所述第二控制系数和所述第三控制系数作为PID控制器的输入，以使所述PID控制器根据预设的转向角计算公式，计算并输出车辆的预测方向盘转角。3.如权利要求2所述的一种基于模糊PID的车道保持控制方法，其特征在于，根据预设的转向角计算公式，计算并输出车辆的预测方向盘转角，具体包括：预设的转向角计算公式如下所示：式中，e为所述纵向位置偏差，k
p
为第一控制系数，k
i
为第二控制系数，k
d
为第三控制系数，k
p0
为原始第一控制系数，k
i0
为原始第二控制系数，k
d0
为原始第三控制系数，Δk
p
为第一控制系数变化量，Δk
i
为第二控制系数变化量，Δk
d
为第三控制系数变化量。4.如权利要求1所述的一种基于模糊PID的车道保持控制方法，其特征在于，根据所述第一行驶速度，计算车辆的预瞄距离，具体包括：基于所述第一行驶速度，得到相邻时刻加速度变化量，将所述第一行驶速度和所述相邻时刻加速度变化量代入到预设预瞄距离计算公式中，以使所述预设预瞄距离计算公式输出预瞄距离；其中，所述预设预瞄距离计算公式如下所示：Ld＝ld0+
△
acc*v；式中，Ld为所述预瞄距离，ld0为所述预瞄距离的下限值，
△
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何水龙，付建，许恩永，肖飞，周志斌，李超，冯哲，栗广生，邓聚才，邱宗金，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：