【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多轴车辆控制领域，具体涉及一种多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法。
技术介绍
1、多轴分布式驱动线控轮式车辆具备整车地面附着效果好，各个车轮驱动、制动转矩独立可控，易于实现整车操纵稳定性控制，可有效改善车辆行驶安全性的优点。自主循迹系统是线控平台实现自主行驶的重要环节，多轴分布式驱动车辆的循迹控制通常被设计为横向轨迹跟踪控制和纵向速度跟踪控制结构，横向轨迹跟踪控制器根据驾驶员模型提供的横向偏差和横摆角偏差输出期望的车轮转角和附加横摆力矩，纵向速度跟踪控制器根据纵向速度偏差和期望附加横摆力矩输出各轮转矩指令。然而，现有的多轴分布式驱动车辆的循迹控制还存在以下几个问题：
2、1、在目前横向轨迹跟踪控制研究中，基于几何原理的纯跟踪算法均面临高速跟踪控制鲁棒性差的问题，该算法通常被应用于低速行驶车辆的自动驾驶控制中，这就导致该算法在实际应用过程中可适用的车速范围很小；2、纯跟踪算法由于其仅考虑车辆的运动学特性而未考虑动力学特性，在连续弯道循迹控制过程中会由于车辆动力学因素而形成较大的循迹偏差；3、纵向车速期望值不合理，车辆会存在纵向车速期望值过小导致的行驶效率低下，及期望值过高导致的车辆失稳问题。
3、专利技术步骤
4、(一)要解决的技术问题
5、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法用于解决现有技术中存在的问题。
6、(二)技术方案
7、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，包括以
8、步骤1：轨迹预处理算法通过离线处理方式，将实车采集或轨迹规划得到的完整参考轨迹按照固定数量的轨迹点进行分段，分段后的轨迹数据通过程序刷写被存储至轨迹存储单元；
9、步骤2：平台运动控制器根据车辆定位信息选取参考轨迹的具体分段，由车速信息计算预瞄距离，并根据该段轨迹数据、车辆位姿信息及预瞄距离确定预瞄点p(xp,yp)，同时获取预瞄偏差，包括侧向位移偏差ye和航向角偏差其中，侧向位移偏差ye为车辆当前的预瞄轨迹点p到车辆行进方向上的距离，航向角偏差为预瞄点p对应的航向角与当前车辆航向角的差值；
10、步骤3：自主循迹算法根据车辆位姿信息和预瞄偏差输出转角控制量和循迹系统状态，速度约束算法基于当前道路曲率和循迹系统状态输出速度约束信号至定速巡航模块，循迹系统内部制动监测模块根据循迹系统状态和车辆状态信号输出制动百分比信号至平台的制动系统；
11、步骤4：分布式驱动平台转向控制模块由循迹系统输入的转角控制量，结合车速信息，实时分配机械转向与差速转向比例，并将控制信号发送给执行器；
12、步骤5：平台转向、驱动、制动系统分别执行相应的控制指令，完成运动控制，平台运动状态量反馈至自主循迹系统各模块，完成闭环控制。
13、其中，所述步骤1中轨迹预处理算法根据平台运动控制器的存储空间和参考轨迹数据量，生成单段轨迹的数据量大小以及完整轨迹包含的分段数。
14、其中，所述步骤2中选取具体轨迹分段通过逐一计算所有参考轨迹点到车辆当前位置的距离，取最小距离的轨迹点记为最近轨迹点，选取最近轨迹点所在的参考轨迹分段作为参考轨迹的具体分段。
15、其中，所述步骤2中通过最小预瞄距离ld0与平台实时车速v计算预瞄距离ld，计算公式如下：
16、ld＝ld0+f(v)
17、其中，所述预瞄偏差通过计算参考轨迹区段内所有轨迹点到车辆当前位置的距离，选取距离值最接近预瞄距离，且平台所处位置点到该轨迹点的方向与平台航向的夹角为锐角，记该轨迹点为当前时刻的预瞄点，并根据几何位置关系确定当前时刻平台相对于预瞄点的侧向位移偏差ye、航向角偏差
18、其中，所述自主循迹算法输出的转角控制量δ满足如下关系：
19、δ＝k·arctan(2l·sin(α)/ld)
20、其中，k为增益系数，l为车辆轴距，α为期望轨迹点相对于车辆的方位角，定义增益系数k与车辆偏驶距离dist直接相关，且存在最大值kmax与最小值1.2，具体关系式如下所示：
21、
22、kmax值的大小决定了当车辆存在较大偏驶量时，对应输出的转角控制量的增益系数，建立kmax与车速之间的非线性关系：
23、kmax＝f(v)
24、所述多轴分布式驱动平台各个车轮均具备驱动能力，当部分车轮驱动出现故障时，平台驱动系统可降级使用，驱动状态参数s表征了平台各轴驱动状态，因而在平台驱动状态参数s发生变化时，通过调整车辆轴距补偿差速转向效果，轴距l与车辆驱动状态s之间满足如下关系：
25、l＝f(s)
26、式中，车辆驱动状态s为离散值。
27、其中，所述侧向位移偏差ye和航向角偏差用于表征平台当前位姿与参考轨迹之间的偏差，其数值越大代表偏离参考轨迹程度越高。
28、其中，所述步骤3中速度约束算法用于保证车辆在各种路径下保持行车稳定性，建立道路曲率ρ、循迹系统状态s到速度约束vmax的映射关系如下：
29、vmax＝min(vρ vs)
30、vρ＝f(ρ)
31、vs＝f(s)
32、式中，道路曲率ρ为车辆在不发生侧翻条件下允许行驶的最高车速，循迹系统状态s为循迹系统状态参数。
33、其中，所述制动监测模块用于平台在自主循迹行驶过程中，监测到平台反馈的故障信息或者循迹系统状态为非正常状态时，将自动触发制动系统执行制动动作，其制动百分比大小与平台实时车速与横摆角速度相关。
34、其中，所述分布式驱动平台转向控制模块用于接收来自自主循迹系统的期望转角信息，结合车辆当前车速信息，自主输出平台在当前状态下机械转向角大小，以及差速转向的附加横摆力矩，并将上述两个控制量分别输出至转向系统和驱动系统。
35、(三)有益效果
36、与现有技术相比较，本专利技术具备如下有益效果：
37、(1)优化了纯跟踪算法在直线行驶、连续弯道等多种工况下的适应性，以及在中高速车辆上应用的可靠性，同时提高了循迹精度；
38、(2)采用参考轨迹分段存储的方法既提高了控制器对内部存储空间的利用率，使其在同等硬件配置前提下具备跟踪更大数据量的轨迹点的能力；又降低了轨迹跟踪控制器的运算量，提高系统实时性。
39、(3)本专利技术基于故障分析和道路曲率分析，完成纵向速度规划与制动控制，提高了该自主循迹控制方法的安全性与自主化程度。
技术实现思路
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1.一种多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述步骤1中轨迹预处理算法根据平台运动控制器的存储空间和参考轨迹数据量，生成单段轨迹的数据量大小以及完整轨迹包含的分段数。
3.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述步骤2中选取具体轨迹分段通过逐一计算所有参考轨迹点到车辆当前位置的距离，取最小距离的轨迹点记为最近轨迹点，选取最近轨迹点所在的参考轨迹分段作为参考轨迹的具体分段。
4.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述步骤2中通过最小预瞄距离Ld0与平台实时车速v计算预瞄距离Ld，计算公式如下：
5.如权利要求3所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述预瞄偏差通过计算参考轨迹区段内所有轨迹点到车辆当前位置的距离，选取距离值最接近预瞄距离，且平台所处位置点到该轨迹点的方向与平台航向的夹角为锐角，记该轨迹点为当前时刻的预瞄点，并根据几何位置关系确定当前时刻平台相对于
6.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述自主循迹算法输出的转角控制量δ满足如下关系：
7.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述侧向位移偏差ye和航向角偏差用于表征平台当前位姿与参考轨迹之间的偏差，其数值越大代表偏离参考轨迹程度越高。
8.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述步骤3中速度约束算法用于保证车辆在各种路径下保持行车稳定性，建立道路曲率ρ、循迹系统状态S到速度约束vmax的映射关系如下：
9.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述制动监测模块用于平台在自主循迹行驶过程中，监测到平台反馈的故障信息或者循迹系统状态为非正常状态时，将自动触发制动系统执行制动动作，其制动百分比大小与平台实时车速与横摆角速度相关。
10.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述分布式驱动平台转向控制模块用于接收来自自主循迹系统的期望转角信息，结合车辆当前车速信息，自主输出平台在当前状态下机械转向角大小，以及差速转向的附加横摆力矩，并将上述两个控制量分别输出至转向系统和驱动系统。
...【技术特征摘要】
1.一种多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述步骤1中轨迹预处理算法根据平台运动控制器的存储空间和参考轨迹数据量，生成单段轨迹的数据量大小以及完整轨迹包含的分段数。
3.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述步骤2中选取具体轨迹分段通过逐一计算所有参考轨迹点到车辆当前位置的距离，取最小距离的轨迹点记为最近轨迹点，选取最近轨迹点所在的参考轨迹分段作为参考轨迹的具体分段。
4.如权利要求1所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述步骤2中通过最小预瞄距离ld0与平台实时车速v计算预瞄距离ld，计算公式如下：
5.如权利要求3所述的多轴分布式驱动线控平台循迹控制方法，其特征在于，所述预瞄偏差通过计算参考轨迹区段内所有轨迹点到车辆当前位置的距离，选取距离值最接近预瞄距离，且平台所处位置点到该轨迹点的方向与平台航向的夹角为锐角，记该轨迹点为当前时刻的预瞄点，并根据几何位置关系确定当前时刻平台相对于预瞄点的侧向位移偏差ye、航向角偏差
6.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张闲，刘海涛，唐镜，李云霄，彭春雷，张雪莹，陆阳，张青云，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：
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