一种考虑车辆横纵动力学耦合的Tube-based鲁棒模型预测跟踪控制方法

    专利查询2026-03-05  12


    本发明涉及车辆跟踪控制领域,尤其是考虑车辆横纵动力学耦合的跟踪控制方法。


    背景技术:

    1、随着全球经济的蓬勃发展和科技领域的快速进步,个人交通工具的普及程度已显著增长。统计数据显示机动车数量也显著攀升。然而,汽车数量的激增亦带来了一系列社会问题,如城市交通拥堵、尾气排放导致的空气污染以及交通安全等。

    2、在过去的几十年里,对跟踪控制的研究已产生了大量重要的成果。在这些研究中,主要分为车辆横向控制、车辆纵向控制两个方面。车辆横向控制,是指对汽车的横向运动(即沿着垂直于车辆行进方向的轴线)的控制,主要涉及车辆的转向管理;它的核心目标是实现精确的路径跟踪,即保持汽车按照预定的轨迹行驶。车辆纵向控制是对车辆在其行进方向上的速度进行管理和调节,它关注的是车辆的加速和减速过程。在自动驾驶系统中,纵向控制负责实现车速的调整、保持与前车的安全距离以及应对各种交通环境下的速度控制要求。车辆在实际行驶中,横向运动与纵向运动之间具有耦合关系,因此需要同时对车辆的横向运动(转向控制)和纵向运动(速度控制)进行协调管理。在设计控制算法时要考虑到横向和纵向控制之间存在的相互影响:在高速行驶或紧急情况下,快速的纵向加速或减速可能会影响车辆的横向稳定性,反之亦然;在曲线行驶或车辆转向时,车辆的横向力会随着车速的不同而发生变化,进而影响到纵向力的分配和车辆的行驶轨迹;在某些复杂的驾驶场景中,如变道、避障或通过十字路口,横纵向动作需同时进行精确协调以确保行车安全和舒适。因此,在智能驾驶技术中,横纵耦合控制能够提供更加平顺、安全且有效的驾驶体验,特别是在复杂的道路状况中。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种考虑车辆横纵动力学耦合的tube-based鲁棒模型预测跟踪控制方法,以有效提高车辆在复杂道路环境下的跟踪控制效果。

    2、为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:

    3、一种考虑车辆横纵动力学耦合的tube-based鲁棒模型预测跟踪控制方法,包括以下步骤:

    4、s1:建立车辆运动行为模型及其t-s模糊模型;

    5、s2:依据t-s模糊模型离线计算反馈增益和实际-标称误差的鲁棒正不变集,求解带有一系列线性矩阵不等式约束的min-max问题,得到最优控制输入。

    6、与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:

    7、本发明改进了现有车辆tube-based模型预测跟踪控制方法,并建立车辆跟踪控制t-s模糊模型,更精确的描述车辆运动行为。

    8、本发明考虑车辆横纵动力学耦合的tube-based鲁棒模型预测跟踪控制方法相比于与传统tube-based跟踪控制方法保守性更小,跟踪效果更好。在复杂的驾驶场景中,如变道、避障或通过十字路口,本发明在横纵向动作同时进行精确协调,提供更加平顺、安全且有效的驾驶体验。



    技术特征:

    1.一种考虑车辆横纵动力学耦合的tube-based鲁棒模型预测跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种考虑车辆横纵动力学耦合的tube-based鲁棒模型预测跟踪控制方法,其特征在于:所述s1的具体实现方法包括以下步骤:

    3.根据权利要求1所述的一种考虑车辆横纵动力学耦合的tube-based鲁棒模型预测跟踪控制方法,其特征在于:所述s2的具体实现方法包括以下步骤:


    技术总结
    本发明涉及一种考虑车辆横纵动力学耦合的Tube‑based鲁棒模型预测跟踪控制方法,包括以下步骤:建立车辆运动行为模型及其T‑S模糊模型;依据T‑S模糊模型离线计算反馈增益和实际‑标称误差的鲁棒正不变集,求解带有一系列线性矩阵不等式约束的Min‑Max问题得到最优控制输入。本发明改进了现有车辆Tube‑based模型预测跟踪控制方法,并建立车辆跟踪控制T‑S模糊模型,更精确的描述车辆运动行为。本发明考虑车辆横纵动力学耦合的Tube‑based鲁棒模型预测跟踪控制方法相比于与传统Tube‑based跟踪控制方法保守性更小,跟踪效果更好。

    技术研发人员:张长柱,丁盛思,王祝萍,张皓
    受保护的技术使用者:同济大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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