一种改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法.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CN109388140A(43)申请公布日2019.02.26(21)申请号201811066889.8(22)申请日2018.09.13(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人王爱臣魏新华卢林沈建炜(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法(57)摘要本发明公开了一种改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法，涉及地面车辆导航控制领域，该方法根据车辆导航系统提供的导航参数，判断车辆航向偏差与理想直线校正航向角之间的关系，并结合横向偏差的正负选择采用小圆弧路径跟踪算法还是大圆弧路径跟踪算法，可根据车辆实时运动状态对车辆前进方向进行动态调整，尤其能够解决前轮期望转角较大时过度调节的情况，能够实现稳定性好、精度高的路径跟踪控制。CN109388140ACN109388140A权利要求书1/2页1.一种改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法，其特征在于，该方法根据车辆导航系统提供的导航参数，判断车辆实时航向角与理想直线校正航向角之间的关系，并结合横向偏差的正负，选择采用小圆弧路径跟踪算法还是大圆弧路径跟踪算法：以田块任意垂直的两条边界为x和y轴，以两边界交点为原点o建立田块平面坐标系xoy，车辆当前位置为C(xc,yc)、期望位置为C’(xc’,yc’)、第一预瞄点为P(xp,yp)、第二预瞄点为P’(xp’,yp’)，C’P为规划路径，从C’指向P为规划路径正方向，当前位置C与期望位置C’的横坐标差值为横向偏差Δx，当前位置C相比于期望位置C’偏左时Δx为负值，车辆当前位置C相比于期望位置C’偏右时Δx为正值；线段CP为车辆轨迹的理想直线校正航向，正方向从C指向P，CP正方向与规划路径C’P正方向所成夹角为理想直线校正航向角，CP正方向相对于C’P正方向偏左时理想直线校正航向角为负值，偏右时理想直线校正航向角为正值；车辆实时航向为CE，正方向从C指向E，CE正方向与规划路径C’P正方向所成夹角为航向偏差Δθ，CE正方向相对于C’P正方向偏左时Δθ为负值，偏右时Δθ为正值；圆弧CP为弧线校正路径；在田块平面坐标系xoy中，车辆当前位置为C(xc,yc)、期望位置为C’(xc’,yc’)、预瞄点位置为P’(xp,yp)、横向偏差为Δx、航向偏差为Δθ、线段CP为车辆轨迹的理想直线校正航向、圆弧CP为弧线校正航向、线段CE为车辆实时航向；当车辆航向偏差Δθ大于理想直线校正航向角(即CE在CP右侧)且横向偏差Δx为正值时，采用小圆弧路径跟踪算法；当车辆航向偏差Δθ大于理想直线校正航向角(即CE在CP右侧)且横向偏差Δx为负值时，采用大圆弧路径跟踪算法；当车辆航向偏差Δθ小于理想直线校正航向角(即CE在CP左侧)且横向偏差Δx为负值时，采用小圆弧路径跟踪算法；当车辆航向偏差Δθ小于理想直线校正航向角(即CE在CP左侧)且横向偏差Δx为正值时，采用大圆弧路径跟踪算法；当车辆航向偏差Δθ等于理想直线校正航向角时，方向盘回正，按当前航向角行驶。2.根据权利要求1所述的改进的用于地面车辆路径跟踪的纯追踪控制方法，其特征在于，所述的小圆弧路径跟踪算法通过以下步骤进行实现与修正：步骤一)每个控制周期为1个外循环大周期，1个外循环大周期包含多个内循环小周期，内循环次数默认设置为4，并可根据实际需要进行调整；步骤二)在新的外循环周期内得到第一组导航定位数据，确定第一预瞄点P点坐标，计算小圆弧所对应的圆心半径，并换算为前轮期望转角；步骤三)按前轮期望转角控制车辆前轮转向，车辆开始沿CP圆弧航线行驶；步骤四)在内循环小周期①内监测车辆航向偏差Δθ和横向偏差Δx，如果Δθ*Δx>0，则继续沿CP圆弧航线行驶，同时判断车辆位置在CP圆弧的内侧还是外侧，并根据判断结果对前轮转向进行小幅度调整校正车辆实际轨迹；如果Δθ*Δx≤0，则进入内循环小周期②；步骤五)在内循环小周期②内，将预瞄点由第一预瞄点P点改为第二预瞄点P’点，并判断车辆实时航向CE与新的理想直线校正航向CP’的关系和横向偏差Δx的正负，如果CE在CP’左侧且Δx<0，或CE在CP’右侧且Δx>0，则继续沿CP圆弧航向行驶；如果CE在CP’左侧且Δx>0，或CE在CP’右侧且Δx<0，则进入内循环小周期③；；步骤六)在内循环小周期③内，控制前轮回正，车辆按照新的理想直线航向CP’行驶，并2CN109388140A权利要求书2/2页根据车辆实时位置与CP’的相对位置关系对其实际轨迹进行小幅度调整；步骤七)重复以上步骤四)～步骤六)，直至外循环大周期结束。3.根据权利要求1所述的改进