一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法.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CN108001447A(43)申请公布日2018.05.08(21)申请号201711183868.X(22)申请日2017.11.23(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)发明人杨阳阳汪若尘孟祥鹏孙泽宇谢辰阳(51)Int.Cl.B60W30/10(2006.01)G06N3/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法(57)摘要本发明涉及一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法。包含以下步骤：步骤1，建立被控车辆模型；步骤2，设计改进PurePursuit路径跟踪控制器；步骤3，前轮转角补偿控制器；步骤4，纵向车速模糊控制器。步骤5，设计车轮转矩PID控制器。其中改进PurePursuit路径跟踪控制器中前视距离通过纵向车速模糊控制器和路径曲率信息在线自适应得到，前轮转角补偿控制器中的相应参数由粒子群算法线下调节得到。本发明提出的基于改进PurePursuit算法的智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法相比传统PurePursuit路径跟踪控制方法可以在提升路径跟踪精度的同时，改善车辆的行驶侧倾稳定性。CN108001447ACN108001447A权利要求书1/3页1.一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在Carsim中建立车辆模型作为被控车辆参考模型；并设定模型输出量依次为：纵向速度vx、纵向位置X、横向位置Y、车身侧倾角输入量依次为：前轮转角δf、后轮转角δr、前轮车轮转矩Tf、后轮车轮转矩Tr。步骤2：基于车辆的实时纵向车速vx与纵向基准车速vd的车速偏差Δv1、车身侧倾角设计纵向车速模糊控制器；其中纵向基准车速vd为被控车辆的参考基准车速，为已知设定值；纵向车速模糊控制器输出的纵向参考纵向车速vp分为两路：1)直接输入到改进PurePursuit路径跟踪控制器；2)与车辆实时纵向车速vx做差得到Δv2，Δv2输入到车轮转矩PID控制器。步骤3：基于车辆实时纵向车速vx和纵向车速模糊控制器输出的参考纵向车速vp，设计车轮转矩PID控制器，计算被控车辆跟踪参考纵向车速vp所需的车轮转矩Tw，并将其作为被控车辆模型的前轮转矩输入。步骤4：设计改进PurePursuit路径跟踪控制器：改进PurePursuit路径跟踪控制器根据车辆跟踪路径的偏差信息、目标路径信息和纵向车速模糊控制器输出的纵向参考车速vp，计算得到前视距离ld和车辆跟踪目标路径所需的前轮转角δ1；步骤5：设计前轮转角补偿控制器：前轮补偿控制器根据车辆跟踪路径的横向偏差ey和方向偏差通过前轮补偿控制策略在线计算得到前轮补偿转角δ2，补偿转角δ2与δ1之和δf作为被控车辆前轮转角输入；步骤6：运用粒子群算法对前轮转角补偿控制器的参数进行优化。2.根据权利要求1所述的一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法，其特征在于，所述步骤1的被控车辆参考模型为前轮转向前轮驱动，后轮转向角度输入δr和后轮驱动输入Tr均为零。3.根据权利要求1所述的一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法，其特征在于，步骤2所述的车身侧倾角定义为向左为正，向右为负，所述的实时纵向车速vx与纵向基准车速vd的车速偏差Δv1定义为大于0为正，小于0为负；定义车身侧倾角和车速偏差Δv1为纵向车速模糊控制器输入，纵向参考车速vp为纵向车速模糊控制器输出。4.根据权利要求1所述的一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法，其特征在于，步骤2所述的纵向车速模糊控制器设计如下：S1.车身侧倾角和车速偏差Δv1作为输入量进行尺度变换到要求的论域范围[-6，6]内，并将其模糊分割为不同的模糊语言变量{NB，NM，NS，ZN，ZP，PS，PM，PB}；输出量的论域范围为[vd-1,vd+1]，其模糊语言变量为{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}。其中NB、NM、NS、ZN、Z、ZP、PS、PM、PB分别代表负大、负中、负小、零负、零、零正、正小、正中、正大。S2.采用专家经验法定义模糊规则库，模糊规则由64条如下if—then模糊语句构成：其中Ai、Bi、Ci分别为第i条规则中输入变量输入变量Δv1和输出变量vp对应的语言值，i＝1,2,……，64。S3.选择三角形隶属函数和高斯隶属函数的组合作为输入变量的隶属度函数，高斯隶属函数和一般钟型隶属函数的组合作为输出变量的隶属度函数。另外，模糊逻辑推理采用2CN108001447A权利要求书2/3页Mamdani法，运用加权平均法作为解模糊判决。5.根据权利要求1所述的一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法，其特征在于，步骤3所述的车轮转矩