本發(fā)明涉及車(chē)輛自動(dòng)駕駛，尤其涉及一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，無(wú)人駕駛技術(shù)迅速發(fā)展，定速巡航、自適應(yīng)巡航、車(chē)道保持等輔助駕駛技術(shù)已經(jīng)逐漸進(jìn)入人類(lèi)的日常交通生活，具有巨大發(fā)展?jié)摿蛷V闊應(yīng)用前景?？v向控制技術(shù)是無(wú)人駕駛領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)控制動(dòng)力系統(tǒng)改變速度和加速度等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使被控車(chē)輛具備按照預(yù)設(shè)的速度巡航或與前方動(dòng)態(tài)目標(biāo)保持一定距離的能力，并保持較好的舒適性，其中速度跟蹤的精度和驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模式的切換是衡量縱向控制方法優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

2、采用基于傳統(tǒng)縱向動(dòng)力學(xué)模型的方法能夠?qū)崿F(xiàn)較高的速度跟蹤精度，且根據(jù)整車(chē)受力情況確定驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模式的切換規(guī)則較為合理。但縱向動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)眾多、測(cè)量難度大，影響速度跟蹤精度，由常規(guī)模型推算的整車(chē)驅(qū)動(dòng)力不準(zhǔn)確，使驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模式切換不合理，進(jìn)而影響行駛舒適性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提供一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，實(shí)現(xiàn)提高被控車(chē)輛的速度控制精度和行駛的舒適性。

2、本發(fā)明提供一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，包括如下步驟：

3、確定被控車(chē)輛的巡航控制要求，確定被控車(chē)輛的期望速度，建立車(chē)間運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，設(shè)計(jì)基于線性二次型調(diào)節(jié)器（linear?quadratic?regulator，lqr）理論的加速度控制器，計(jì)算期望加速度；

4、根據(jù)期望加速度和被控車(chē)輛縱向動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算期望驅(qū)動(dòng)力；

5、根據(jù)期望驅(qū)動(dòng)力確定驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模式，并根據(jù)期望驅(qū)動(dòng)力計(jì)算被控車(chē)輛的期望發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；

6、根據(jù)被控車(chē)輛的期望速度和實(shí)際速度的偏差，計(jì)算基于比例-積分控制器（proportional-integral?control，pi）反饋的被控車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量和加速度補(bǔ)償量；

7、將所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量與所述期望發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相加得到第一最終控制量，將加速度補(bǔ)償量與期望加速度相加得到第二最終控制量；

8、根據(jù)確定的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模式將第一最終控制量和第二最終控制量反饋至執(zhí)行器，所述執(zhí)行器調(diào)節(jié)所述被控車(chē)輛的控制數(shù)據(jù)。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，建立車(chē)間運(yùn)動(dòng)學(xué)模型包括以下步驟：

10、計(jì)算目標(biāo)車(chē)輛和被控車(chē)輛之間的偏差：

11、

12、其中，為目標(biāo)車(chē)輛和被控車(chē)輛之間的實(shí)際距離，為目標(biāo)車(chē)輛和被控車(chē)輛之間的期望距離，為被控車(chē)輛和目標(biāo)車(chē)輛之間的實(shí)際距離與期望距離的偏差，為目標(biāo)車(chē)輛的速度，為被控車(chē)輛的速度，為被控車(chē)輛行駛速度與目標(biāo)車(chē)輛行駛速度的偏差；

13、所述車(chē)間運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的狀態(tài)空間表述如下：

14、

15、其中，，，，， a為被控車(chē)輛的加速度， x為狀態(tài)量， a為狀態(tài)量系數(shù)， u為輸入量， b為輸入量系數(shù)。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，基于線性二次型調(diào)節(jié)器理論的加速度控制器，計(jì)算期望加速度包括以下步驟：

17、設(shè)計(jì)基于線性二次型調(diào)節(jié)器理論的加速度控制器，公式如下：

18、

19、其中， j為代價(jià)函數(shù)，為狀態(tài)量 x權(quán)重矩陣，為控制量 u權(quán)重矩陣， k為最優(yōu)線性負(fù)反饋矩陣；

20、基于最優(yōu)控制理論，期望加速度的表達(dá)式為：

21、

22、其中，為期望加速度。

23、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，計(jì)算期望驅(qū)動(dòng)力包括以下步驟：

24、在車(chē)輪滾動(dòng)條件下，確定由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的被控車(chē)輛的輪速，公式如下：

25、

26、根據(jù)被控車(chē)輛的期望速度、由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的輪速和變速器檔位確定被控車(chē)輛的行駛工況，關(guān)系如下：

27、

28、其中，為由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到被控車(chē)輛的輪速，為車(chē)輪半徑，為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，為變速器傳動(dòng)比，為主減速器傳動(dòng)比。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，計(jì)算期望驅(qū)動(dòng)力還包括以下步驟：

30、計(jì)算行駛過(guò)程中被控車(chē)輛受到的阻力，公式如下：

31、

32、其中，為被控車(chē)輛的滾動(dòng)阻力，為被控車(chē)輛的空氣阻力，為被控車(chē)輛的坡度阻力，為被控車(chē)輛的加速阻力，為被控車(chē)輛的車(chē)輛重力，為被控車(chē)輛的滾動(dòng)阻力系數(shù)，為坡度角，為空氣阻力系數(shù)，為被控車(chē)輛的迎風(fēng)面積，為被控車(chē)輛的行駛速度，為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，為被控車(chē)輛的整車(chē)質(zhì)量。

33、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，計(jì)算期望驅(qū)動(dòng)力還包括以下步驟：

34、計(jì)算低檔怠速工況下的被控車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力，公式如下：

35、

36、其中，為低檔怠速工況下的被控車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力，為被控車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，由被控車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和外特性曲線確定，為被控車(chē)輛的傳動(dòng)系的機(jī)械效率；

37、計(jì)算帶檔滑行工況下的被控車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力，公式如下：

38、

39、其中，為帶檔滑行工況下的被控車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力，為被控車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率；

40、根據(jù)行駛工況，計(jì)算期望驅(qū)動(dòng)力，公式如下：

41、

42、其中，為被控車(chē)輛的期望驅(qū)動(dòng)力。

43、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，根據(jù)期望驅(qū)動(dòng)力確定驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模式包括以下步驟：

44、被控車(chē)輛的期望驅(qū)動(dòng)力小于0，確定為制動(dòng)模式；

45、被控車(chē)輛的期望驅(qū)動(dòng)力大于或等于0，確定為驅(qū)動(dòng)模式。

46、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，根據(jù)期望驅(qū)動(dòng)力計(jì)算被控車(chē)輛的期望發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩包括以下步驟：

47、

48、其中，為被控車(chē)輛的期望發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，為被控車(chē)輛的期望驅(qū)動(dòng)力，為被控車(chē)輛的傳動(dòng)系的機(jī)械效率，為車(chē)輪半徑，為變速器傳動(dòng)比，為主減速器傳動(dòng)比。

49、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，計(jì)算基于比例-積分控制器反饋的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量和加速度補(bǔ)償量步驟如下：

50、驅(qū)動(dòng)模式下，得出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量：

51、

52、其中，為驅(qū)動(dòng)模式下的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，為驅(qū)動(dòng)模式下的比例系數(shù)，為驅(qū)動(dòng)模式下的積分系數(shù)；

53、制動(dòng)模式下，得出加速度補(bǔ)償量：

54、

55、其中，為制動(dòng)模式下的加速度補(bǔ)償量，為制動(dòng)模式下的比例系數(shù)，為制動(dòng)模式下的積分系數(shù)。

56、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能車(chē)輛自主巡航控制方法，計(jì)算第一最終控制量和第二最終控制量包括以下步驟：

57、驅(qū)動(dòng)模式下得到第一最終控制量，第一最終控制量為驅(qū)動(dòng)模式下的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量和被控車(chē)輛的期望發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩之和；

58、制動(dòng)模式下得到第二最終控制量，第二最終控制量為制動(dòng)模式下的加速度補(bǔ)償量與期望加速度之和。

59、本發(fā)明實(shí)施例中的上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果之一：

60、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能車(chē)輛自主巡航控制方法，通過(guò)采用基于比例-積分控制器反饋的方法分別對(duì)驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)指令進(jìn)行補(bǔ)償，降低傳統(tǒng)縱向動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)不精確對(duì)控制效果的影響，能夠提高被控車(chē)輛的速度跟蹤精度和行駛舒適性。

61、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。