一种基于滑模自抗扰控制的平行泊车系统及泊车方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于滑模自抗扰控制的平行泊车系统及泊车方法，其中平行泊车系统包括位于前保险杠两侧的两个超声波传感器、一个主控制器、一个方向盘转角传感器、一套电动助力转向系统、四个轮速传感器，所述超声波传感器与主控制器之间通过LIN总线进行连接，所述方向盘转角传感器通过CAN总线与主控制器通讯，所述轮速传感器与主控制器之间通过CAN总线连接，所述主控制器通过CAN总线输出转角命令到电动助力转向系统，其中主控制器中的路径跟踪控制器是一种滑模自抗扰控制器，能够将外界扰动的不确定性观测出来并且加以补偿。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，其中平行泊车系统包括位于前保险杠两侧的两个超声波传感器、一个主控制器、一个方向盘转角传感器、一套电动助力转向系统、四个轮速传感器，所述超声波传感器与主控制器之间通过LIN总线进行连接，所述方向盘转角传感器通过CAN总线与主控制器通讯，所述轮速传感器与主控制器之间通过CAN总线连接，所述主控制器通过CAN总线输出转角命令到电动助力转向系统，其中主控制器中的路径跟踪控制器是一种滑模自抗扰控制器，能够将外界扰动的不确定性观测出来并且加以补偿。【专利说明】
： 本专利技术涉及一种泊车系统及泊车方法，特别是涉及一种基于滑模自抗扰控制的平 行泊车系统及泊车方法。
技术介绍
： 随着世界汽车工业的飞速发展，汽车产销量的快速增长与可利用的泊车空间越来 越少的矛盾变得日益突出。在拥挤的城市街道，泊车变得越来越困难，特别是对于没有经 验的驾驶员来说，泊车更加困难。路边停车也叫平行泊车，需要好的驾驶技巧、丰富的驾驶 经验、快速反应才能将车辆迅速倒进小的泊车位。为了提高驾驶舒适性和安全性，开发智能 平行泊车辅助系统迫在眉睫。平行泊车系统能够利用超声波传感器和摄像头识别有效泊车 位，控制电动助力转向系统进行转向操作，驾驶员只需控制好油门和刹车即可，减轻了驾驶 员的负担。 平行泊车系统研究的关键两部分是路径规划和路径跟踪。路径规划好之后，路径 跟踪的好坏直接决定了平行泊车成功与否。平行泊车系统作为一种辅助驾驶系统，已经应 用到中高档车型中。然而，在平行泊车过程中，由于路面不平或者存在路面凹坑，会引起发 动机动力输出发生变化，从而引起泊车速度变化；同时由于转向系统机械结构复杂，也存在 转向系统运动学模型不确定性；另外，转向系统可以看作一阶惯性环节，存在转向系统延 迟。这些外界干扰和模型不确定性会对系统路径跟踪产生很大影响，平行泊车路径跟踪的 鲁棒性问题亟需解决。有学者提出采用模糊控制方法设计路径跟踪控制器，通过超声波传 感器实时检测车辆与泊车位之间位置关系，决定方向盘转角大小。也有学者提出设计自适 应模糊控制路径跟踪控制器，控制车辆跟踪参考路径。另外，也有学者提出采用模糊滑模控 制方法设计控制器。但是上述控制方法存在以下不足：没有考虑不同轴距车辆路径跟踪鲁 棒性问题；模糊控制的控制规则制定困难，工程应用困难；滑模控制需要知道被控对象精 确数学模型，实际当中被控对象精确模型的获得几乎是不可能的。
技术实现思路
： 为了弥补现有技术的不足，消除外界干扰和模型不确定性对系统路径跟踪的影 响，提高系统鲁棒性，本专利技术提出了。 本专利技术采用如下技术方案：一种基于滑模自抗扰控制的平行泊车系统，其包括位 于前保险杠两侧的两个超声波传感器、一个主控制器、一个方向盘转角传感器、一套电动助 力转向系统、四个轮速传感器，所述主控制器包括路径规划控制器和路径跟踪控制器，所述 超声波传感器与主控制器之间通过LIN总线进行连接，所述方向盘转角传感器通过CAN总 线与主控制器通讯，所述轮速传感器与主控制器之间通过CAN总线连接，所述主控制器通 过CAN总线输出转角命令到电动助力转向系统，所述路径跟踪控制器是一种能够将外界扰 动的不确定性观测出来并且加以补偿的滑模自抗扰控制器。 本专利技术还采用如下技术方案：一种基于自抗扰控制的平行泊车系统的泊车方法， 其包括如下步骤： 步骤一：驾驶员通过人机交互界面启动自动泊车系统，主控制器接收初始化命令， 对系统各组成部件即转角传感器、轮速传感器、电动助力转向系统及超声波传感器进行初 始化； 步骤二：超声波传感器开始检测侧方停车位，主控制器利用超声波传感器信号和 轮速传感器信号计算空泊车位的大小； 步骤三：比较计算出的空泊车位是否满足最小车位长度，若满足，则继续下一步， 若不满足，则返回步骤二，继续检测空泊车位，直到满足最小车位要求； 步骤四：根据车辆距离左侧障碍物与右侧障碍物侧向位移以及判断好的泊车位大 小进行泊车起始位置计算，并规划泊车路径； 步骤五：路径规划，考虑到泊车速度较低，车辆后轮与地面之间满足纯滚动约束， 以车辆后轴中心为参考点，建立并获取平行泊车过程车辆运动学参数，根据车辆运动学参 数和泊车起始位置及终止位置规划泊车路径，根据预瞄跟随原理，设定预瞄距离，在理想泊 车路径上选取关键点； 步骤六：通过路径跟踪控制器控制车辆跟踪已经规划好的路径进行平行泊车，并 判断车辆是否停在规划好的目标位置，若是则泊车完成，否则，则泊车失败。 进一步地，所述步骤六中包括 (1):根据路面跳动及速度波动的影响，路径跟踪控制器构建线性扩张状态观测器 及滑模控制律，补偿外界干扰及不确定性； (2):基于驾驶员倒车习惯及路径规划轨迹建立滑膜自抗扰控制器提高跟踪性能， 实现泊车入位。 本专利技术具有如下有益效果： (1).路径跟踪方法鲁棒性好，计算量小，跟随性好； (2).解决了不同轴距车辆路径跟踪鲁棒性问题，能够在颠簸路面完成平行泊车。 【专利附图】【附图说明】： 图1为该平行泊车系统的组成结构图。 图2为该平行泊车系统的工作流程图。 图3为该平行泊车系统的路径跟踪控制器结构图。 【具体实施方式】： 下面结合附图对本专利技术【具体实施方式】进一步描述。 -种基于滑模自抗扰控制的平行泊车系统，包括位于前保险杠两侧的两个超声波 传感器、一个主控制器、一个方向盘转角传感器、一套电动助力转向系统、四个轮速传感器 和一个人机交互界面。 车辆前保险杠两侧的两个超声波传感器可以检测路边侧方停车位，其中，超声波 传感器与主控制器之间通过LIN总线进行连接。为了对车辆实时位置进行检测，需要知道 当前时刻方向盘角度大小和车速大小，通过方向盘转角传感器可以实时检测方向盘转动角 度，其中方向盘转角传感器通过CAN总线与主控制器通讯。其中车速的大小可以通过轮速 传感器进行检测，轮速传感器与主控制器之间通过CAN总线连接。利用轮速传感器信号和 方向盘转角信号，对车辆位置进行实时定位。主控制器负责完成各部件之间初始化和各部 件之间信息交流工作。主控制器通过CAN总线输出转角命令到电动助力转向系统，电动助 力转向系统作为执行机构完成转向操作。人机交互界面允许驾驶员和平行泊车系统之间进 行通讯。主控制器包括路径规划控制器和路径跟踪控制器，其中路径跟踪控制器是一种能 够将外界扰动的不确定性观测出来并且加以补偿的滑模自抗扰控制器。 驾驶员通过人机交互界面启动自动泊车系统，主控制器接收初始化命令，对系统 各组成部件进行初始化。超声波传感器开始检测侧方停车位，主控制器利用超声波传感器 信号和轮速传感器信号计算空泊车位的大小。通过计算超声波传感器上升沿和下降沿跳变 时间，利用轮速传感器计算车辆驶过的距离计算泊车位大小。 如果泊车位长度满足最小车位长度要求，主控制器完成对周围环境建模，路径规 划控制器计算出理想的泊车路径（满足非完整约束、避障约束、曲率连续约束、转向速度约 束），路径跟踪控制器控制车辆跟踪已经规划好的路径，完成平行泊车。 请参照图2所示，本专利技术平行泊车系统的泊车方法具体实施步骤如下： 步骤一：驾驶员通过人机交互界本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于滑模自抗扰控制的平行泊车系统，其特征在于：包括位于前保险杠两侧的两个超声波传感器、一个主控制器、一个方向盘转角传感器、一套电动助力转向系统、四个轮速传感器，所述主控制器包括路径规划控制器和路径跟踪控制器，所述超声波传感器与主控制器之间通过LIN总线进行连接，所述方向盘转角传感器通过CAN总线与主控制器通讯，所述轮速传感器与主控制器之间通过CAN总线连接，所述主控制器通过CAN总线输出转角命令到电动助力转向系统，所述路径跟踪控制器是一种能够将外界扰动的不确定性观测出来并且加以补偿的滑模自抗扰控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，伍岳，李小龙，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32