基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110626340A(43)申请公布日2019.12.31(21)申请号201910938405.2(22)申请日2019.09.30(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人葛召浩赵又群闫茜周凯(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人韩天宇(51)Int.Cl.B60W30/10(2006.01)B60W40/06(2012.01)B60W40/10(2012.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制系统及方法(57)摘要本发明提供了一种基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制系统及方法，该系统包括依次连接的路径规划系统、路径跟踪决策系统和汽车底盘执行系统，其中路径跟踪决策系统包括驾驶员预测控制器和GWO姿态控制器两个子系统，所述的预测控制器采用基于车辆侧向加速度反馈修正的预瞄-跟随驾驶员模型，GWO姿态控制器采用了灰狼算法。本发明由路径规划系统规划出理想路径，路径跟踪决策系统接收理想路径信息，通过汽车底盘执行系统的线控转向执行器、轮毂电机制动执行器调整汽车行驶状态，实现对理想路径的精准跟踪，并提高汽车的行驶稳定性。CN110626340ACN110626340A权利要求书1/2页1.一种基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制系统，其特征在于：包括依次连接的路径规划系统、路径跟踪决策系统和汽车底盘执行系统，其中路径跟踪决策系统包括驾驶员预测控制器和GWO姿态控制器两个子系统，所述的预测控制器采用基于车辆侧向加速度反馈修正的预瞄-跟随驾驶员模型，GWO姿态控制器采用了灰狼算法。2.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制系统，其特征在于：所述的汽车底盘执行系统包括线控转向执行器、轮毂电机制动执行器，线控转向执行器接收驾驶员预测控制器输出的方向盘转角，直接作用于转向机构，控制车轮转动；轮毂电机制动执行器接收GWO姿态控制器输出的车轮制动力矩，控制相应车轮制动，产生附加横摆力矩，调整汽车横摆角速度。3.一种基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：路径规划系统根据传感器系统识别的道路及障碍物信号，规划出未来时刻的理想路径，并将理想路径参数传输至路径跟踪决策系统；步骤2：路径跟踪决策系统接收理想路径参数以及汽车行驶状态参数，计算汽车当前侧向位置与理想路径侧向位置偏差，汽车当前横摆角与理想路径斜率角偏差，分别输入到驾驶员预测控制器、GWO姿态控制器，经过计算后输出方向盘转角作用于线控转向执行器，输出车轮制动力矩作用于轮毂电机制动执行器；步骤3：汽车底盘执行系统中的线控转向执行器、轮毂电机制动执行器分别接收路径跟踪决策系统输出的方向盘转角和车轮制动力矩，控制汽车按照理想路径进行行驶，实现路径跟踪的控制目标。4.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制方法，其特征在于：步骤2)所述的驾驶员预测控制器的具体方法为：步骤2.1.1：假设当前时刻为t0，读取汽车的实际侧向位置为Y(t0)，纵向速度为vx，侧向速度为vy，选定驾驶员预瞄时间T，驾驶员预瞄前方vx*T处的路径，获取预瞄点处的路径侧向位置Y(t0+T)；*步骤2.1.2：若汽车此时以理想侧向加速度ay做侧向匀加速运动，可在T时刻后到达目标轨迹点，则有：由此易得：**步骤2.1.3：汽车理想侧向加速度ay与汽车理想方向盘转角δSW间的关系可由稳态增益Gay来表示，可以得到理想的方向盘转角的推导公式：其中，稳态增益Gay是有关于纵向速度vx的变量；步骤2.1.4：在以上基础上，建立基于车辆侧向加速度反馈修正的预瞄驾驶员模型，将2CN110626340A权利要求书2/2页*汽车的实际侧向加速度ay作为优化行为的反馈信息，建立PID转向控制器，将ay与ay的误差值e(t)作为输入信息，输出理想方向盘的修正量△δ：Vδ＝Kp*e(t)+Ki*∫e(t)dt+Kd*de(t)/dt；基于以上计算，输出最终的方向盘转角δ：5.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制方法，其特征在于：步骤2)所述的GWO姿态控制器采用灰狼算法，具体为：以单只狼个体的位置X表示优化对象即汽车四个车轮的附加制动力矩，以猎物气味浓度Y表示优化目标即汽车横摆角与理想路径航向角的误差，游走步长、奔袭步长、攻击步长Step分别表示在不同的优化阶段中优化对象每一次增加或减少的量，最后输出头狼的位置即为优化对象的最优解。3CN110626340A说明书1/5页基于灰狼算法的智能汽车路径跟踪控制系统及方法技术领域[0001]本发明涉及智能汽车路径跟踪技术领域，具体是一种基于灰狼算法的智能