本发明专利技术涉及一种用于自主控制汽车设备的至少一个致动器的方法，所述致动器旨在对该汽车设备的轨迹产生影响，该方法包括以下步骤：‑获取与该汽车设备的轨迹并且与该汽车设备的速度(V)相关的参数(V<subgt;y</subgt;，r，Ψ<subgt;L</subgt;，y<subgt;L</subgt;，δ，M<subgt;z</subgt;，Y<subgt;ref</subgt;)，以及‑使用控制器(K)使计算机根据这些参数计算每个致动器的控制设定点(M<subgt;z_ref</subgt;，δ<subgt;ref</subgt;)。根据本发明专利技术，所使用的控制器根据该车辆的速度而变化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及汽车设备中轨迹遵循的自动化。本专利技术在机动车辆驾驶辅助的背景下具有特别有利的应用，但也可以应用于航空学或机器人学领域。本专利技术更具体地涉及一种用于自主控制汽车设备的至少一个致动器的方法，该至少一个致动器能够影响所述汽车设备的轨迹，该方法包括以下步骤：-获取与该汽车设备的轨迹相关的参数，以及-使用控制器，根据所述参数使用计算机计算每个致动器的控制设定点。本专利技术还涉及一种设备，该设备配备有能够实施该方法的计算机。本专利技术更特别地、但并非排他地应用于机动车辆避障轨迹遵循。
技术介绍
1、为了使机动车辆更安全，这样的车辆当前配备有驾驶辅助系统或自主驾驶系统。
2、这样的系统尤其包括自动紧急制动系统(更为人所知的是其缩写aeb)，这些自动紧急制动系统被设计成通过简单地作用于机动车辆的常规制动系统来避免与车辆所采取的路径上的障碍物发生任何碰撞。
3、然而，在有些情况下，这些紧急制动系统无法避免碰撞或无法使用(例如，如果有车辆紧跟在所述机动车辆后面)。
4、对于这样的情况，已经开发了自动回避转向或自动紧急转向系统(更为人所知的是其缩写aes)并且允许通过使车辆偏离其轨迹(通过作用于车辆的车辆转向系统或通过作用于车辆的差动制动系统)来避让障碍物。应注意，障碍物可能在与车辆相同的车道上或者在相邻的车道上，在这种情况下，检测到此障碍物可能很快就会出现在车辆的轨迹上。
5、然而，有时aes系统给车辆强加处于可控性极限的轨迹，并且不允许驾驶员完全安全地重新控制车辆。
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p>6、因此，文献fr3099450描述了一种解决方案，该解决方案包括使用控制器来产生控制设定点，该控制设定点使得在驾驶员希望在避让过程期间获得重新控制的情况下车辆保持可由车辆的驾驶员控制。为此，控制器通过双曲正切函数来限制强加给机动车辆的方向改变的幅度和速率。虽然这种解决方案在许多配置中都有效，但其性能(即，正确遵循避让轨迹)确实有改进的余地。7、更具体地，期望找到一种解决方案，该解决方案在车辆速度改变时保证车辆在稳定性方面的性能和鲁棒性，这尤其体现在：
8、-沿着整个避让轨迹正确遵循航向和定位，
9、-良好稳定性。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提出了一种如引言中所定义的控制方法，其中，所使用的控制器随着车辆的速度(其在这里意指车辆相对于道路的速度，该速度可以具有沿着车辆的轴线的纵向分量以及横向分量)变化而变化。
2、更具体地，控制器随着车辆速度变化而不断变化。
3、因此，凭借本专利技术，无论车辆速度如何，所使用的控制器都将不同，并且这将允许致动器的控制法则被适配为最适合车辆的动力学。这样的解决方案表现良好。具体地，控制器越适合该情况(即，必须考虑的不测事件越少)，它控制车辆的余地就越大，并且这将使得它能够以对乘客来说最安全和最舒适的方式避让障碍物。
4、这种解决方案证明了在使用差动制动(除了转向之外)的背景下是特别重要的。这是因为在这种背景下，车辆速度沿着整个避让轨迹不断改变(降低)，并且这对车辆的行为有明显的影响。
5、本专利技术的其他特征提供了其他优点。
6、因此，下文描述的解决方案将允许对转向和差动制动的混合控制。具体地，(在饱和之前的原始)转向设定点的计算不仅基于车辆的动态变量、测量的转向角度和饱和转向设定点，而且还基于饱和横摆力矩设定点和测量的(或估计的)横摆力矩，并且反之亦然。这使得两个命令设定点之间可以具有良好的一致性(因为这两个命令设定点彼此相互依赖)。
7、所提出的控制器的结构是简单的，这意味着该控制器使用起来便宜，尤其在计算能力方面。
8、该控制器的优化是简单的，因为这仅仅包括求解线性化矩阵不等式系统，该线性化矩阵不等式系统先前已为某些参数设置了值(在aes功能的情况下的最小和最大车辆速度、避让轨迹的最小和最大曲率…)。
9、该控制器可以随着避让轨迹的曲率变化而变化，以便很好地适合这种情况。
10、该控制器能够在车辆的可控性极限内最大化车辆的有效轨迹的性能和鲁棒性。
11、如已经提到的，所使用的方法产生良好性能，即正确遵循位置和航向，从而允许车辆以更高的精度遵循为了避让障碍物已经计算出的避让轨迹。
12、只要扰动的能量是有限的，尤其是只要要遵循的轨迹的曲率保持在可接受边界内，所要求保护的解决方案还提供很大的稳定性。换句话说，这种解决方案使得可以快速确定所计算的避让轨迹是否可以由车辆在动力学方面实现，使得只有当情况确实如此时才激活aes功能。
13、更具体地，如果轨迹的特性超过预定阈值，则可以规定不激活aes功能。因此，想法为不是事后停用aes功能，而是预先选择是否激活该aes功能，因此使得可以预测到系统可能会不稳定的实例以及所产生的轨迹将太不完美(太多过冲、过多振荡等)的实例。
14、根据本专利技术，控制器进行操作，即使在触发aes功能的时刻车辆的初始状态是非零(初始航向、初始横摆角速度等)，这是在车辆已经具有某种动态行为(例如因为该车辆在触发aes避障功能的时刻正在转弯)时发生的事情、并非文献fr3099450中所描述的解决方案那种情况的事情。为了实现该结果，控制器被合成，以考虑到车辆的初始状态。
15、被单独考虑或以任何技术上可能的(多个)组合考虑的根据本专利技术的方法的其他有利和非限制性的特征如下：
16、-所述汽车设备是包括车轮、动力转向致动器和差动制动致动器的车辆；
17、-控制器包括用于确定所述动力转向致动器的控制设定点和所述差动制动致动器的控制设定点的多个部件；
18、-控制器包括多个部件，该多个部件包括至少一个要应用于所述参数的状态返回增益和至少一个要应用于在前一迭代中确定的该控制设定点的值的饱和补偿增益；
19、-控制器可以被写成取决于速度的变量和独立于速度的局部控制器的多个乘积之和的形式；
20、-每个局部控制器都是针对两个变化(调度)参数的向量的确定值来确定的，所述变化(调度)参数之一优选地等于车辆的速度v，并且所述变化(调度)参数中的另一个优选地等于所述速度的倒数；
21、-控制器符合至少一个按非线性扇区建模的饱和函数；
22、-饱和函数符合设定点幅度限制器模型并且可以表达为以下形式：
23、ψ1(x)＝satη(k(ρ).x)-k(ρ).x
24、-饱和函数符合限制控制设定点变化的模型并且可以表达为以下形式：
25、ψ2(x)＝satv(a1x+b1satη(k(ρ).x))-(a1x+b1satη(k(ρ).x))
26、其中，k是控制器，satv是幅度限制函数，a1和b1是预定矩阵，并且x是包括所述参数的所述汽车设备的状态向量；
27、-控制器符合对所述设备的建模，其中要最小化的一个输出是轨迹遵循误差和航向角误差的函数；<本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于汽车设备(10)的至少一个致动器的自主控制的方法，该至少一个致动器能够影响所述汽车设备(10)的轨迹，该方法包括以下步骤：
2.如前一项权利要求所述的控制方法，其中，所述汽车设备(10)是包括车轮(11，12)、动力转向致动器和差动制动致动器的车辆，该控制器(K)包括用于确定所述动力转向致动器的控制设定点和所述差动制动致动器的控制设定点的多个部件。
3.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，该控制器(K)能够被写成取决于该速度(V)的变量(α1，α2，α3)和独立于该速度(V)的局部控制器(Kρ1，Kρ2，Kρ3)的多个乘积之和的形式。
4.如权利要求3所述的控制方法，其中，每个局部控制器(Kρ1，Kρ2，Kρ3)都是针对两个变化(调度)参数的向量(ρ)的确定值来确定的，所述变化(调度)参数之一优选地等于该车辆的速度V，并且所述变化(调度)参数中的另一个优选地等于所述速度的倒数。
5.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，该控制器(K)符合至少一个按非线性扇区建模的饱和函数。
6.如前一项权利要求所述的控制方法，其中，该饱和函数符合设定点幅度限制器模型并且能够表达为以下形式：
7.如前述两项权利要求之一所述的控制方法，其中，该饱和函数符合限制控制设定点变化(δref)的模型并且能够表达为以下形式：
8.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，该控制器(K)符合对所述设备(10)的建模，其中要最小化的一个输出(z)是轨迹遵循误差(eyL)和航向角误差(ΨL)的函数。
9.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，在所述汽车设备(10)是车辆的情况下，并且在已经规划出该车辆要遵循的轨迹(T0)的情况下，规定计算与所述轨迹(T0)的曲率相关的参数(σ)并且然后规定在所述参数位于预定区间内的条件下实施所述计算步骤。
10.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，在所述汽车设备(10)是包括车轮(11，12)、动力转向致动器和差动制动致动器的车辆的情况下，根据在前一迭代中确定的所述差动制动致动器的控制设定点计算所述动力转向致动器的控制设定点，和/或根据在前一迭代中确定的所述动力转向致动器的控制设定点计算所述差动制动致动器的控制设定点。
11.一种汽车设备(10)，该汽车设备包括至少一个能够影响所述设备(10)的轨迹的致动器和用于控制所述致动器的计算机(13)，其特征在于，该计算机(13)被编程为实施如前述权利要求之一所述的方法。
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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于汽车设备(10)的至少一个致动器的自主控制的方法，该至少一个致动器能够影响所述汽车设备(10)的轨迹，该方法包括以下步骤：
2.如前一项权利要求所述的控制方法，其中，所述汽车设备(10)是包括车轮(11，12)、动力转向致动器和差动制动致动器的车辆，该控制器(k)包括用于确定所述动力转向致动器的控制设定点和所述差动制动致动器的控制设定点的多个部件。
3.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，该控制器(k)能够被写成取决于该速度(v)的变量(α1，α2，α3)和独立于该速度(v)的局部控制器(kρ1，kρ2，kρ3)的多个乘积之和的形式。
4.如权利要求3所述的控制方法，其中，每个局部控制器(kρ1，kρ2，kρ3)都是针对两个变化(调度)参数的向量(ρ)的确定值来确定的，所述变化(调度)参数之一优选地等于该车辆的速度v，并且所述变化(调度)参数中的另一个优选地等于所述速度的倒数。
5.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，该控制器(k)符合至少一个按非线性扇区建模的饱和函数。
6.如前一项权利要求所述的控制方法，其中，该饱和函数符合设定点幅度限制器模型并且能够表达为以下形式：
7.如前述两项...
【专利技术属性】
技术研发人员：AL·都，
申请(专利权)人：安培股份公司，
类型：发明
国别省市：
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