一种车辆路径跟踪控制方法、控制器及控制系统技术方案

本发明专利技术属于车辆自动导航技术领域，提供了一种车辆路径跟踪控制方法、控制器及控制系统。其中，该方法包括获取车辆当前位置、当前航向角及当前前轮转角；将车辆当前位置和当前航向角与预设路径比较，计算实时横向偏差和实时航向偏差；根据预设修正因子，将实时横向偏差和实时航向偏差合成实时总误差；将实时总误差作为模糊PID算法的输入，以调整当前车轮转角与实时跟踪预设路径所对应的期望车轮转角相同；其中，所述模糊PID算法的实时比例系数和实时积分系数的调整过程为：分别经预设模糊逻辑计算出相应增量后，再经对应调整系数进行调整。整。整。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆路径跟踪控制方法、控制器及控制系统


[0001]本专利技术属于车辆自动导航
，尤其涉及一种车辆路径跟踪控制方法、控制器及控制系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]路径跟踪作为车辆自主导航技术中的一个关键组成部分，是通过采用有关的控制策略，使车辆尽可能在规划好的目标路径上行驶。尤其是针对由于作业环境恶劣且复杂多变的车辆，比如农用车辆，这就要求设计的控制系统不仅要具有良好的路径跟踪能力，还要具备更好的抗干扰能力和更强的鲁棒性。
[0004]目前车辆路径跟踪控制方法中PID控制技术较为成熟，但是专利技术人发现，由于在环境恶劣且复杂多变的作业环境中，外界不确定干扰是不可避免和普遍存在，传统的PID算法的输入会引入外部干扰，从而影响输出，造成控制系统不稳定，从而影响了车辆跟踪模型的精度。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种车辆路径跟踪控制方法、控制器及控制系统，其能够提高车辆路径跟踪的稳定性及精确性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供了一种车辆路径跟踪控制方法，其包括：
[0008]获取车辆当前位置、当前航向角及当前前轮转角；
[0009]将车辆当前位置和当前航向角与预设路径比较，计算实时横向偏差和实时航向偏差；
[0010]根据预设修正因子，将实时横向偏差和实时航向偏差合成实时总误差；
[0011]将实时总误差作为模糊PID算法的输入，以调整当前车轮转角与实时跟踪预设路径所对应的期望车轮转角相同；
[0012]其中，所述模糊PID算法的实时比例系数和实时积分系数的调整过程为：
[0013]分别经预设模糊逻辑计算出相应增量后，再经对应调整系数进行调整。
[0014]作为一种实施方式，实时总误差为：修正后的实时横向偏差与修正后的实时航向偏差之和；
[0015]其中，修正后的实时横向偏差为预设修正因子与实时横向偏差的乘积；
[0016]修正后的实时航向偏差为：1与预设修正因子做差后，再与航向偏差增益和实时航向偏差的三者乘积。
[0017]作为一种实施方式，所述模糊PID算法的实时比例系数的调整公式为：
[0018]K
′
p
(k)＝αK
p
(k)
[0019][0020]式中：K
′
p
(k)为调整后的k时刻比例系数值；K
p
(k)为预设模糊逻辑计算整定的k时刻比例系数值；α为比例系数的调整参数；E(k)为k时刻的合成偏差，α1，α2，α3分别为比例系数的调整参数值。
[0021]作为一种实施方式，所述模糊PID算法的实时积分系数的调整公式为：
[0022]K
′
i
(k)＝βK
i
(k)
[0023][0024]式中：K
′
i
(k)为调整后的k时刻积分系数值；K
i
(k)为预设模糊逻辑计算整定的k时刻积分系数值；β为积分系数的调整参数；E(k)为k时刻的合成偏差，ε为积分分离阈值；β1，β2分别为积分系数的调整参数值。
[0025]作为一种实施方式，期望的车轮转角为：
[0026]δ1(k)＝δ1(k
‑
1)+Δδ1(k)
[0027]Δδ1(k)＝K
′
P
(k)(E(k)
‑
E(k
‑
1))+K
′
i
(k)E(k)+K
d
(k)(E(k)
‑
2E(k
‑
1)+E(k
‑
2))
[0028]其中，δ1(k)为k时刻期望的车轮转角，Δδ1(k)为输出期望车轮转向角变化量，E(k)为k时刻合成偏差，E(k
‑
1)为k
‑
1时刻合成偏差，E(k
‑
2)为k
‑
2时刻合成偏差，K
′
P
(k)为调整后的k时刻比例系数值，K
′
i
(k)为调整后的k时刻积分系数值，K
d
(k)为k时刻微分系数值。
[0029]作为一种实施方式，在实时跟踪预设路径的过程中，根据当前时刻期望的车轮转角与当前时刻车轮转角比较，决定车辆车轮实际转角，采用转向控制算法得到转向电机转向速度数字量。
[0030]本专利技术的第二个方面提供了一种车辆路径跟踪控制器，其包括：
[0031]数据获取模块，其用于获取车辆当前位置、当前航向角及当前前轮转角；
[0032]偏差计算模块，其用于将车辆当前位置和当前航向角与预设路径比较，计算实时横向偏差和实时航向偏差；
[0033]总误差合成模块，其用于根据预设修正因子，将实时横向偏差和实时航向偏差合成实时总误差；
[0034]路径跟踪模块，其用于将实时总误差作为模糊PID算法的输入，以调整当前车轮转角与实时跟踪预设路径所对应的期望车轮转角相同；
[0035]其中，所述模糊PID算法的实时比例系数和实时积分系数的调整过程为：
[0036]分别经预设模糊逻辑计算出相应增量后，再经对应调整系数进行调整。
[0037]作为一种实施方式，在所述总误差合成模块中，实时总误差为：修正后的实时横向偏差与修正后的实时航向偏差之和；
[0038]其中，修正后的实时横向偏差为预设修正因子与实时横向偏差的乘积；
[0039]修正后的实时航向偏差为：1与预设修正因子做差后，再与航向偏差增益和实时航向偏差的三者乘积。
[0040]作为一种实施方式，在所述路径跟踪模块中，所述模糊PID算法的实时比例系数的调整公式为：
[0041]K
′
p
(k)＝αK
p
(k)
[0042][0043]式中：K
′
p
(k)为调整后的k时刻比例系数值；K
p
(k)为预设模糊逻辑计算整定的k时刻比例系数值；α为比例系数的调整参数；E(k)为k时刻的合成偏差，α1，α2，α3分别为比例系数的调整参数值。
[0044]作为一种实施方式，在所述路径跟踪模块中，所述模糊PID算法的实时积分系数的调整公式为：
[0045]K
′
i
(k)＝βK
i
(k)
[0046][0047]式中：K
′
i
(k)为调整后的k时刻积分系数值；K
i
(k)为预设模糊逻辑计算整定的k时刻积分系数值；β为积分系数的调整参数；E(k)为k时刻的合成偏差，ε为积分分离阈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，包括：获取车辆当前位置、当前航向角及当前前轮转角；将车辆当前位置和当前航向角与预设路径比较，计算实时横向偏差和实时航向偏差；根据预设修正因子，将实时横向偏差和实时航向偏差合成实时总误差；将实时总误差作为模糊PID算法的输入，以调整当前车轮转角与实时跟踪预设路径所对应的期望车轮转角相同；其中，所述模糊PID算法的实时比例系数和实时积分系数的调整过程为：分别经预设模糊逻辑计算出相应增量后，再经对应调整系数进行调整。2.如权利要求1所述的车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，实时总误差为：修正后的实时横向偏差与修正后的实时航向偏差之和；其中，修正后的实时横向偏差为预设修正因子与实时横向偏差的乘积；修正后的实时航向偏差为：1与预设修正因子做差后，再与航向偏差增益和实时航向偏差的三者乘积。3.如权利要求1所述的车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，所述模糊PID算法的实时比例系数的调整公式为：K
′
p
(k)＝αK
p
(k)式中：K
′
p
(k)为调整后的k时刻比例系数值；K
p
(k)为预设模糊逻辑计算整定的k时刻比例系数值；α为比例系数的调整参数；E(k)为k时刻的合成偏差，α1，α2，α3分别为比例系数的调整参数值。4.如权利要求1所述的车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，所述模糊PID算法的实时积分系数的调整公式为：K
′
i
(k)＝βK
i
(k)式中：K
′
i
(k)为调整后的k时刻积分系数值；K
i
(k)为预设模糊逻辑计算整定的k时刻积分系数值；β为积分系数的调整参数；E(k)为k时刻的合成偏差，ε为积分分离阈值；β1，β2分别为积分系数的调整参数值。5.如权利要求1所述的车辆路径跟踪控制方法，其特征在于，期望的车轮转角为：δ1(k)＝δ1(k
‑
1)+Δδ1(k)Δδ1(k)＝K
′
P
(k)(E(k)
‑
E(k
‑
1))+K
′
i
(k)E(k)+K
d
(k)(E(k)
‑
2E(k
‑
1)+E(k
‑
2))其中，δ1(k)为k时刻期望的车轮转角，Δδ1(k)为输出期望车轮转向角变化量，E(k)为k时刻合成偏差，E(k
‑
1)为k
‑
1时刻合成偏差，E(k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，杨子兵，丁忠，皇攀凌，石少杰，高新彪，孙永佳，
申请(专利权)人：山东亚历山大智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：