一种用于车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法

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一种用于车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法

时间:2019-11-26本站浏览次数:421

       

一种用于车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法

本发明是一种车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法,涉及车辆电子控制技术,本方法以数据点的形式描述车辆的期望轨迹,实时获取车辆当前的位置信息,并在车辆当前位置,按照当前行驶方向进行仿人驾驶,向前方预瞄一段距离,将预瞄得到的位置与期望轨迹进行比较,确定预瞄得到的坐标位置相对于期望轨迹的侧向位置偏差、角度偏差以及车速偏差,然后轨迹跟踪和速度控制器根据位置偏差和方向偏差联合控制车辆方向,根据车速偏差采用模糊控制方法确定油门踏板和制动踏板的控制量。本发明适用于任意轨迹、多种车型、多种工况的轨迹跟踪的控制,由自动驾驶机器人执行,精度高重复性好,对保证车辆可靠性试验质量、提高试验安全有重要意义。

(4)本发明的轨迹跟踪控制方法中预瞄点搜索采用局部搜索策略,搜索范围缩小,搜索过程简单,运算量小;此外,期望轨迹点不仅描述期望道路位置和相应速度,还加入道路切向角信息,一次预瞄点搜索可同时得到期望道路位置、方向和限速信息,便于位置和方向偏差的联合控制以及车速控制。 (5)PID控制器的主要参数设计综合考虑了车速、车辆参数、预瞄时间,增强了控制器的工况适应性和车型适应性,特别是微分项系数与预瞄时间联合调整策略,提高系统响应速度及精度,明显削弱由弯道驶入直道的振荡现象。

式中,u是当前车速,Ufflin,Ufflax分别是决定预瞄距离上限和下限的最低车速和最高车速,Lmin、Lfflax分别是预瞄的下限距离和上限距离。umin、Ufflax,Lfflin,Lfflax可通过实验比较确定一个合适的取值。一般而言,Umin取值20〜30km/h,umax取值70〜38km/h。T是预瞄时间,取值接近于熟练驾驶员驾驶经验,约为1.5〜2』s。Lmin、Lmax分别由Umin和Umax乘以预瞄时间确定取值,并可在该值附近微调以获得更好跟踪效果。

步骤1:以数据点的形式描述车辆的期望轨迹并存储在轨迹跟踪和速度控制器中,所述的车辆的期望轨迹包括期望的位置坐标、道路切向角和期望车速,所述期望的位置坐标是位于绝对坐标系中的坐标;

步骤5、轨迹跟踪和速度控制器2采用工程应用广泛的PID控制器(比例-积分-微分控制器),采用位置偏差和方向偏差联合控制车辆方向,车速控制采用模糊控制方法确定油门踏板和制动踏板的控制量。

《大型工程车辆自动驾驶控制方法及系统》,通过摄像机识别路面标识线,实现对车辆运动控制,应用对象的运输车辆为大型工程车,但该工程车辆的行驶环境简单,运行工况单一,且速度低,不适用于自动驾驶车辆。

《大型工程车辆自动驾驶控制方法及系统》,通过摄像机识别路面标识线,实现对车辆运动控制,应用对象的运输车辆为大型工程车,但该工程车辆的行驶环境简单,运行工况单一,且速度低,不适用于自动驾驶车辆。

一种用于车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

(1)本发明轨迹跟踪控制方法可应用于任意形状道路的跟踪,并且具有良好的车型适应性,适应于轿车、货车、卡车以及拖挂车等多种车型。

PID控制的参数D(微分系数)影响自动驾驶系统的响应速度,可消除或减弱自动驾驶系统惯性及滞后带来的震荡现象。本发明方法中,D值的选取结合预瞄时间综合确定。预瞄时间的作用就是提前使得车辆做出响应,因此具有消除系统滞后的作用,单靠控制参数D自动驾驶系统在转向后的震荡现象改善不明显,结合预瞄时间T可明显改善跟踪效果的稳定性。具体方法是,首先增加预瞄时间T,使车辆实现跟随期望轨迹的目的,到车辆出现明显震荡现象为止;然后调节D值,观察震荡现象是否改善,若无明显改善,减少T再调节D值,直至车辆跟随期望轨迹效果以及稳定性均较佳。

为了实现上述目的,本发明车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪方法采用如下步骤:

步骤2:通过环境感知模块和车速检测模块实时获取车辆当前的位置信息,包括绝对坐标系下的车辆纵向、横向坐标,行驶方向和行驶速度,并将车辆当前的位置信息发送给轨迹跟踪和速度控制器;

步骤2:通过环境感知模块3实时获取车辆当前的位置信息,包括绝对坐标系下的车辆纵向、横向坐标,通过车速检测模块7实时获取车辆当前的行驶方向和行驶速度。将获得的车辆当前的位置信息和车辆当前的行驶方向和行驶速度发送给轨迹跟踪和速度控制

预瞄得到的位置对应到期望轨迹上的位置就是预瞄点的位置。确定预瞄得到的位置对应到期望轨迹的位置坐标、道路切向角和车速的过程称为预瞄点搜索过程。




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