无人驾驶小车的路径跟踪控制装置及方法、无人驾驶小车.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CN108454610A(43)申请公布日2018.08.28(21)申请号201710096140.7(22)申请日2017.02.22(71)申请人深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司地址518021广东省深圳市罗湖区爱国路3046号惠名大厦10楼(72)发明人张枭勇周勇丘建栋孟柳(74)专利代理机构北京纽盟知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11456代理人许玉顺(51)Int.Cl.B60W10/08(2006.01)B60W30/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称无人驾驶小车的路径跟踪控制装置及方法、无人驾驶小车(57)摘要本发明公开无人驾驶小车的路径跟踪控制方法，首先，根据无人驾驶小车的左右轮驱动电压与无人驾驶小车的转向角的状态方程(1)得到左右轮驱动电压；之后，利用左右轮驱动电压与控制电压模拟量的线性关系得到控制电压模拟量并输入到电机控制器；最后，由电机控制器根据所述控制电压模拟量控制所述左右轮驱动电压，实现路径的跟踪控制。根据该路径跟踪控制方法，能够对行驶过程中存在的较大偏差进行快速平滑纠正、实现精准的路径跟踪控制。CN108454610ACN108454610A权利要求书1/2页1.一种无人驾驶小车的路径跟踪控制方法，其特征在于，首先，根据下面的无人驾驶小车的左右轮驱动电压与无人驾驶小车的转向角的状态方程(1)得到左右轮驱动电压，其中，UL为左轮驱动电压，UR为右轮驱动电压，U0为当前速度下直线行驶电压,α为转向角，L为左右驱动轮间距，Tm为电机时间常数，K为反电势系数，t为运动时间,此处的Tm电机时间常数是电动机从启动到转速达到空载转速的63.2％时所经历的时间，其中，|α|取值范围为0～π，K取值范围为1.6～2.4；之后，利用左右轮驱动电压与控制电压模拟量的线性关系得到控制电压模拟量并输入到电机控制器；最后，由电机控制器根据所述控制电压模拟量控制所述左右轮驱动电压，实现路径的跟踪控制。2.根据权利要求1所述的无人驾驶小车的路径跟踪控制方法，其特征在于，进一步，根据|α|的不同取值，动态调整K值，具体如下：(1)当|α|＝0～π/6时，K＝1.8；(2)当|α|＝π/6～π/2时，K＝1.6+1.2*|α|/π；(3)当|α|＝π-2～π时，k＝2+0.4*|α|/π。3.一种无人驾驶小车的路径跟踪控制装置，其特征在于，包括：驱动电压计算单元，根据下面的无人驾驶小车的左右轮驱动电压与无人驾驶小车的转向角的状态方程(1)得到左右轮驱动电压，其中，UL为左轮驱动电压，UR为右轮驱动电压，U0为当前速度下直线行驶电压,α为转向角，L为左右驱动轮间距，Tm为电机时间常数，K为反电势系数，t为运动时间,此处的Tm电机时间常数是电动机从启动到转速达到空载转速的63.2％时所经历的时间，其中，|α|取值范围为0～π，K取值范围为1.6～2.4；控制电压模拟量计算单元，利用左右轮驱动电压与控制电压模拟量的线性关系得到控制电压模拟量并输入到电机控制器；以及电机控制器，根据所输入的控制电压模拟量控制所述左右轮驱动电压。4.根据权利要求3所述的无人驾驶小车的路径跟踪控制装置，其特征在于，根据|α|的不同取值，动态调整K值，具体如下：(1)当|α|＝0～π/6时，K＝1.8；(2)当|α|＝π/6～π/2时，K＝1.6+1.2*|α|/π；2CN108454610A权利要求书2/2页(3)当|α|＝π/2～π时，K＝2+0.4*|α|/π。5.一种无人驾驶小车，其特征在于，包括小车主体和权利要求3或4所述的无人驾驶小车的路径跟踪控制装置。3CN108454610A说明书1/4页无人驾驶小车的路径跟踪控制装置及方法、无人驾驶小车技术领域[0001]本发明涉及车辆导航技术及车辆自动控制领域，具体涉及无人驾驶小车的路径跟踪控制装置及方法、无人驾驶小车。背景技术[0002]无人驾驶小车(AutomatedDrivingVehicle，简称ADV)是一种自主驾驶、无人操纵、以电池为动力的自动化运输设备，装有电磁或者光学等非接触自动导向装置和独立寻址系统。它的主要特点表现为具有可编程功能、安全保护装置、启停装置以及搬载功能,并能在上位机的监控下，根据给定的起点和终点自主地沿预设的导引路径行驶，安全到达目的地，完成搬运卸载任务。其已经成为仓储物流自动化系统、柔性生产线、柔性装配线的重要设备。[0003]无人驾驶小车的实用与否，主要体现在路径跟踪控制的准确性，这是ADV控制技术的关键。路径跟踪控制指的是通过导航确定的位置坐标，在路径规划的指引下，使ADV跟随预定轨迹行驶的控制过程。即依靠算法通过控制器输出电压差，消除ADV行驶过程中的角