一种车辆路径跟踪控制方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请提供了一种车辆路径跟踪控制方法、装置、电子设备及存储介质，包括：根据车辆执行机构接受的控制输入种类，对人工操作下车辆横向运动过程进行逆向建模，得到车辆路径跟踪的控制模型；确定目标车辆的当前状态信息和期望状态信息；将当前状态信息和期望状态信息输入控制模型，得到控制模型的输出参数，并将输出参数作为车辆执行机构的控制输入，以对目标车辆进行路径跟踪控制。这样，通过对人工操作下车辆横向运动过程进行逆向建模，建立了包括至少三个串联的控制回路的控制模型，使得控制模型更加精细且符合车辆运动特性，有助于模型参数的整定，进而提高路径跟踪控制的性能。进而提高路径跟踪控制的性能。进而提高路径跟踪控制的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆路径跟踪控制方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及车辆控制
，尤其是涉及一种车辆路径跟踪控制方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]车辆路径跟踪是智能驾驶中车辆横向运动控制研究的核心问题之一，它反映的是一种控制无人驾驶车辆平稳、精确地沿着预定的期望轨迹行驶的能力。
[0003]现有的控制方法虽然可以满足一定的控制性能需求，但由于其控制过程与车辆动力学不符，使得控制器的参数整定困难；针对高速工况和弯道工况的鲁棒性不强，方向盘容易产生抖动甚至车辆蛇形，导致控制性能不佳。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种车辆路径跟踪控制方法、装置、电子设备及存储介质，通过对人工操作下车辆横向运动过程进行逆向建模，建立了包括至少三个串联的控制回路的控制模型，使得控制模型更加精细且符合车辆运动特性，有助于模型参数的整定，进而提高路径跟踪控制的性能。
[0005]本申请实施例提供了一种车辆路径跟踪控制方法，所述方法包括：
[0006]根据车辆执行机构接受的控制输入种类，对人工操作下车辆横向运动过程进行逆向建模，得到车辆路径跟踪的控制模型；其中，所述控制模型中包括至少三个串联的控制回路；每个控制回路对应所述人工操作下车辆横向运动过程中的一个运动环节；
[0007]确定目标车辆的当前状态信息和期望状态信息；
[0008]将所述当前状态信息和所述期望状态信息输入所述控制模型，得到所述控制模型的输出参数，并将所述输出参数作为所述车辆执行机构的控制输入，以对所述目标车辆进行路径跟踪控制。
[0009]进一步的，当所述控制输入种类为前轮转角时，所述控制模型包括依次串联的横向位置偏差控制回路、航向偏差控制回路、横摆角速度偏差控制回路；
[0010]其中，所述横向位置偏差控制回路根据所述当前状态信息和所述期望状态信息，输出横向偏移速度；所述航向偏差控制回路根据输入的横向偏移速度、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出横摆角速度；所述横摆角速度偏差控制回路根据输入的横摆角速度、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出前轮转角；由输出的前轮转角和所述期望状态信息确定的期望前轮转角作为所述控制模型的输出参数。
[0011]进一步的，当所述控制输入种类为扭矩时，所述控制模型包括依次串联的横向位置偏差控制回路、航向偏差控制回路、横摆角速度偏差控制回路和前轮转角偏差控制回路；
[0012]其中，所述横向位置偏差控制回路根据所述当前状态信息和所述期望状态信息，输出横向偏移速度；所述航向偏差控制回路根据输入的横向偏移速度、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出横摆角速度；所述横摆角速度偏差控制回路根据输入的横摆角速
度、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出前轮转角；所述前轮转角偏差控制回路根据输入的前轮转角、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出扭矩，并将输出的扭矩作为所述控制模型的输出参数。
[0013]进一步的，所述当前状态信息包括当前位置点的坐标、当前航向角、当前纵向速度和当前横摆角速度；所述期望状态信息包括期望位置点的坐标、期望位置点处的切线角度、期望位置点处的横摆角速度、期望位置点处的前轮转角；所述将所述当前状态信息和所述期望状态信息输入所述控制模型，得到所述控制模型的输出参数，包括：
[0014]所述横向位置偏差控制回路根据当前位置点的坐标和期望位置点的坐标，确定输入的横向位置偏差；
[0015]所述横向位置偏差控制回路根据输入的横向位置偏差输出横向偏移速度；
[0016]所述航向偏差控制回路根据当前纵向速度和输入的横向偏移速度，确定横向偏移速度引起的偏移角；
[0017]所述航向偏差控制回路以横向偏移速度引起的偏移角为增益量，以期望位置点处的切线角度为前馈量，以当前航向角为反馈量，确定输入的航向偏差；
[0018]所述航向偏差控制回路根据输入的航向偏差输出横摆角速度；
[0019]所述横摆角速度偏差控制回路以输入的横摆角速度为增益量，以期望位置点处的横摆角速度为前馈量，以当前横摆角速度为反馈量，确定输入的横摆角速度偏差；
[0020]所述横摆角速度偏差控制回路根据输入的横摆角速度偏差输出前轮转角；
[0021]将输出的前轮转角和期望位置点处的前轮转角相加，得到的期望前轮转角作为所述控制模型的输出参数。
[0022]进一步的，所述当前状态信息包括当前位置点的坐标、当前航向角、当前纵向速度、当前横摆角速度和当前前轮转角；所述期望状态信息包括期望位置点的坐标、期望位置点处的切线角度、期望位置点处的横摆角速度、期望位置点处的前轮转角；所述将所述当前状态信息和所述期望状态信息输入所述控制模型，得到所述控制模型的输出参数，包括：
[0023]所述横向位置偏差控制回路根据当前位置点的坐标和期望位置点的坐标，确定输入的横向位置偏差；
[0024]所述横向位置偏差控制回路根据输入的横向位置偏差输出横向偏移速度；
[0025]所述航向偏差控制回路根据当前纵向速度和输入的横向偏移速度，确定横向偏移速度引起的偏移角；
[0026]所述航向偏差控制回路以横向偏移速度引起的偏移角为增益量，以期望位置点处的切线角度为前馈量，以当前航向角为反馈量，确定输入的航向偏差；
[0027]所述航向偏差控制回路根据输入的航向偏差输出横摆角速度；
[0028]所述横摆角速度偏差控制回路以输入的横摆角速度为增益量，以期望位置点处的横摆角速度为前馈量，以当前横摆角速度为反馈量，确定输入的横摆角速度偏差；
[0029]所述横摆角速度偏差控制回路根据输入的横摆角速度偏差输出前轮转角；
[0030]所述前轮转角偏差控制回路以输入的前轮转角为增益量，以期望位置点处的前轮转角为前馈量，以当前前轮转角为反馈量，确定输入的前轮转角偏差量；
[0031]所述前轮转角偏差控制回路根据输入的前轮转角偏差量输出扭矩增益量；
[0032]所述前轮转角偏差控制回路根据预先标定的在不同纵向速度下前轮转角与扭矩
量的映射关系，将当前纵向速度和当前前轮转角对应的扭矩量确定为扭矩前馈量；
[0033]所述前轮转角偏差控制回路将所述扭矩增益量和扭矩前馈量相加得到输出的扭矩，并将输出的扭矩作为所述控制模型的输出参数。
[0034]进一步的，所述控制模型中的控制回路执行的控制算法包括以下各项中的至少一项：PID控制算法、LQR控制算法和MPC控制算法。
[0035]本申请实施例还提供了一种车辆路径跟踪控制装置，所述装置包括：
[0036]建模模块，用于根据车辆执行机构接受的控制输入种类，对人工操作下车辆横向运动过程进行逆向建模，得到车辆路径跟踪的控制模型；其中，所述控制模型中包括至少三个串联的控制回路；每个控制回路对应所述人工操作下车辆横向运动过程中的一个运动环节；
[0037]确定模块，用于确定目标车辆的当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据车辆执行机构接受的控制输入种类，对人工操作下车辆横向运动过程进行逆向建模，得到车辆路径跟踪的控制模型；其中，所述控制模型中包括至少三个串联的控制回路；每个控制回路对应所述人工操作下车辆横向运动过程中的一个运动环节；确定目标车辆的当前状态信息和期望状态信息；将所述当前状态信息和所述期望状态信息输入所述控制模型，得到所述控制模型的输出参数，并将所述输出参数作为所述车辆执行机构的控制输入，以对所述目标车辆进行路径跟踪控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述控制输入种类为前轮转角时，所述控制模型包括依次串联的横向位置偏差控制回路、航向偏差控制回路、横摆角速度偏差控制回路；其中，所述横向位置偏差控制回路根据所述当前状态信息和所述期望状态信息，输出横向偏移速度；所述航向偏差控制回路根据输入的横向偏移速度、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出横摆角速度；所述横摆角速度偏差控制回路根据输入的横摆角速度、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出前轮转角；由输出的前轮转角和所述期望状态信息确定的期望前轮转角作为所述控制模型的输出参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述控制输入种类为扭矩时，所述控制模型包括依次串联的横向位置偏差控制回路、航向偏差控制回路、横摆角速度偏差控制回路和前轮转角偏差控制回路；其中，所述横向位置偏差控制回路根据所述当前状态信息和所述期望状态信息，输出横向偏移速度；所述航向偏差控制回路根据输入的横向偏移速度、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出横摆角速度；所述横摆角速度偏差控制回路根据输入的横摆角速度、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出前轮转角；所述前轮转角偏差控制回路根据输入的前轮转角、所述当前状态信息和所述期望状态信息输出扭矩，并将输出的扭矩作为所述控制模型的输出参数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当前状态信息包括当前位置点的坐标、当前航向角、当前纵向速度和当前横摆角速度；所述期望状态信息包括期望位置点的坐标、期望位置点处的切线角度、期望位置点处的横摆角速度、期望位置点处的前轮转角；所述将所述当前状态信息和所述期望状态信息输入所述控制模型，得到所述控制模型的输出参数，包括：所述横向位置偏差控制回路根据当前位置点的坐标和期望位置点的坐标，确定输入的横向位置偏差；所述横向位置偏差控制回路根据输入的横向位置偏差输出横向偏移速度；所述航向偏差控制回路根据当前纵向速度和输入的横向偏移速度，确定横向偏移速度引起的偏移角；所述航向偏差控制回路以横向偏移速度引起的偏移角为增益量，以期望位置点处的切线角度为前馈量，以当前航向角为反馈量，确定输入的航向偏差；所述航向偏差控制回路根据输入的航向偏差输出横摆角速度；所述横摆角速度偏差控制回路以输入的横摆角速度为增益量，以期望位置点处的横摆
角速度为前馈量，以当前横摆角速度为反馈量，确定输入的横摆角速度偏差；所述横摆角速度偏差控制回路根据输入的横摆角速度偏差输出前轮转角；将输出的前轮转角和期望位置点处的前轮转角相加，得到的期望前轮转角作为所述控制模型的输出参数。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当前状态信息包括当前位置点的坐标、当前航向角、当前纵向速度、当前横摆角速度和当前前轮转角；所述期望状态信息包括期望位置点的坐标、期望位置点处的切线角度、期望位置点处的横摆角速度、期望位...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆俊凯，李洁辰，
申请(专利权)人：上海洛轲智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：