一种双向行驶摆渡车变道时扭矩计算方法技术

本发明专利技术属于汽车领域，具体涉及一种双向行驶摆渡车变道时扭矩计算方法，能够根据参考速度、纵向速度、加速度，基于模型预测控制完成期望加速度的求解，得到期望加速度之后通过车辆模型计算所需的驱动扭矩或制动扭矩。本发明专利技术能够解决目前的自动驾驶在变道过程中对于车辆驱动或制动扭矩的计算并不准确的问题，具有计算结果准确，符合实际情况，有利于变道时的车辆控制的特点。辆控制的特点。辆控制的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种双向行驶摆渡车变道时扭矩计算方法
[0001]本专利技术申请是基于申请人于2021年3月19日提交的中国专利号2021102942727，专利名称“一种双向行驶摆渡车的控制系统及双向行驶摆渡车”所提出的分案申请。


[0002]本专利技术属于汽车领域，具体涉及一种双向行驶摆渡车变道时扭矩计算方法。

技术介绍

[0003]无人驾驶汽车是智能汽车的一种，也称为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现自动驾驶的目的。
[0004]现有的自动驾驶技术主要依靠激光雷达和单眼摄像头进行图像识别及障碍物检测实现自动驾驶，但目前的自动驾驶在变道过程中对于车辆驱动或制动扭矩的计算并不准确。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提出一种双向行驶摆渡车变道时扭矩计算方法。
[0006]一种双向行驶摆渡车变道时扭矩计算方法，车辆变道时，计算确定车辆驱动或制动扭矩，包括：
[0007]获取参考速度v
ref
、纵向速度v、加速度a；
[0008]用一阶延时函数表示车辆的期望加速度a
des
与实际加速度a之间的关系为：
[0009][0010]其中K＝1为系统增益，τ为时间常数，s是拉普拉斯运算符，则连续系统的状态方程可以表示为：
[0011][0012][0013]纵向控制状态方程为：
[0014]v(k+1)＝v(k)+T
·
a(k)
[0015][0016]其中k为当前采样时刻，k+1为下个采样时刻，T为采样周期，令
[0017]ξ(k)＝[v(k) a(k)]T
[0018]控制状态方程可以表示为：
[0019][0020]纵向控制的目标是在保证车辆不发生过大的加速度和速度变化的前提下实现参考速度的精确跟踪，目标函数可以定义为：
[0021][0022]其中P，Q分别为系统控制增量的权重矩阵和系统输出量的权重矩阵，Np为预测步长，Nc为控制步长；
[0023]系统约束为：
[0024]a
des，min
≤a
des
(k+i)≤a
des，max
[0025]Δa
des，min
≤Δa
des
(k+i)≤Δa
des，max
[0026]使函数J取最小值即可得到最优的期望加速度a
des
；
[0027]车辆运行的阻力有轮胎滚动阻力F
roll
，空气阻力F
a
，坡度阻力F
grade
，阻力加速度为：
[0028][0029]当需求加速度a
des
大于
‑
a
thre
，需要施加驱动力，当需求加速度a
des
小于
‑
a
thre
需要施加制动力，为避免模式频繁切换，施加一定的迟滞，则扭矩可以表示为：
[0030][0031]本专利技术采用的技术方案，具有如下有益效果：
[0032]能够根据参考速度v
ref
、纵向速度v、加速度a，基于模型预测控制完成期望加速度a
des
的求解，得到期望加速度a
des
之后通过车辆模型计算所需的驱动扭矩或制动扭矩，计算结果准确，符合实际情况，有利于变道时的车辆控制。
[0033]本专利技术的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。
附图说明
[0034]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：
[0035]图1为本专利技术实施例一一种双向行驶摆渡车的控制系统的结构示意图；
[0036]图2为本专利技术实施例一第一处理模块的流程示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例一中车辆行驶坐标示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]实施例一
[0040]本实施例的基本思想是在车辆的前端和后端分别设置摄像头模块以及障碍物检测模块，并通过第一处理模块根据第一摄像头模块发送的车辆前方图像以及第一障碍物检测模块发送的车辆前端障碍物数据确定第一车辆行驶信息，并将第一车辆行驶信息发送到动力控制器；还通过第二处理模块根据第二摄像头模块发送的车辆前方图像以及第二障碍物检测模块发送的车辆后端障碍物数据确定第二车辆行驶信息，并将第二车辆行驶信息发送到动力控制器，从而显著提升车辆的转向和变道灵活度。
[0041]需要说明的是，本控制系统可应用于四轮驱动的摆渡车，也可以应用于其他双向行驶的多轮驱动的摆渡车，例如八轮驱动的摆渡车。
[0042]图1为本专利技术实施例一提供的一种双向行驶摆渡车的控制系统的结构示意图。参考图1所示，一种双向行驶摆渡车的控制系统，包括用于获取车辆前方图像的第一摄像头模块、用于获取车辆后方图像的第二摄像头模块、第一处理模块、第二处理模块、用于检测车辆前端障碍物数据的第一障碍物检测模块、用于检测车辆后端障碍物数据第二障碍物检测模块、动力控制器以及电机驱动器。
[0043]第一处理模块用于根据第一摄像头模块发送的车辆前方图像以及第一障碍物检测模块发送的车辆前端障碍物数据确定第一车辆行驶信息，并将第一车辆行驶信息发送到动力控制器。第二处理模块用于根据第二摄像头模块发送的车辆前方图像以及第二障碍物检测模块发送的车辆后端障碍物数据确定第二车辆行驶信息，并将第二车辆行驶信息发送到动力控制器。动力控制器用于根据第一车辆行驶信息、第二车辆行驶信息对应生成第一车辆行驶指令、第二车辆行驶指令，并发送到电机驱动器。电机驱动器用于根据第一车辆行驶指令、第二车辆行驶指令分别驱动对应的前轮或后轮。
[0044]第一处理模块根据第一摄像头模块发送的车辆前方图像以及第一障碍物检测模块发送的车辆前端障碍物数据确定第一车辆行驶信息，并将第一车辆行驶信息发送到动力控制器。第二处理模块根据第二摄像头模块发送的车辆前方图像以及第二障碍物检测模块发送的车辆后端障碍物数据确定第二车辆行驶信息，并将第二车辆行驶信息发送到动力控制器。本控制系统通过控制前轮、后轮的运动，从而显著提升车辆的转向和变道灵活度。
[0045]在本实施例中，第一处理模块连接第一摄像头模块、第一障碍物检测模块以及动力控制器，第二处理模块连接第二摄像头模块、第二障碍物检测模块以及动力控制器，动力控制器连接电机驱动器，电机驱动器与对应的车轮连接。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向行驶摆渡车变道时扭矩计算方法，其特征在于，车辆变道时，计算确定车辆驱动或制动扭矩，包括：获取参考速度v
ref
、纵向速度v、加速度a；用一阶延时函数表示车辆的期望加速度a
des
与实际加速度a之间的关系为：其中K＝1为系统增益，τ为时间常数，s是拉普拉斯运算符，则连续系统的状态方程可以表示为：表示为：纵向控制状态方程为：v(k+1)＝v(k)+T
·
a(k)其中k为当前采样时刻，k+1为下个采样时刻，T为采样周期，令ξ(k)＝[v(k) a(k)]
T
控制状态方程可以表示为：纵向控制的目标是在保证车辆不发生过大的加速度和速度变化的前提下实现参考速度的精确跟踪，目标函数可以定义为：其中P，Q分别为系统控制增量的权重矩阵和系统输出量的权重矩阵，Np为预测步长，Nc为控制步长；系统约束为：a
des，min

【专利技术属性】
技术研发人员：陈汉涛，张绍丹，叶昭芳，裴俊枫，
申请(专利权)人：浙江亚太智能网联汽车创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：