【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业车辆的路径跟踪控制领域，具体是一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪控制方法。
技术介绍
1、在工业化、智能化的发展趋势下，工业车辆这一类非结构路面车辆的应用场景逐渐广泛、丰富起来，同时伴随作业工况复杂化的还有对于工业车辆在复杂工况下的性能要求提高，因此在这一
技术介绍
的前提下，需要提升工业车辆在复杂工况如低附着路面、狭窄工况等情况下进行路径跟踪的精度和稳定性。
2、工业车辆由于自身的结构特性以及作业工况的复杂因素影响，容易在一些复杂场景下出现跟踪失稳的情况，如低附着路况下工业车辆可能会由于轮胎侧向力超出路面附着极限发生危险的侧滑失稳，或是在狭窄工况下可能与道路边界发生碰撞导致侧翻等危险情况。在实际的运行场景中，由于很多路径跟踪方法未能将上述几类失稳情况同时考虑，在跟踪过程中的稳定性控制并不准确。因此，在路径跟踪过程中，由于控制系统考虑的工况较为单一、判断依据不准确等原因，会导致跟踪精度降低甚至车辆稳定性难以控制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，以期在路径跟踪过程中得到最优预瞄距离，实现工业车辆在跟踪过程中精度与稳定性的兼顾，从而提高跟踪精度，保证工业车辆运行的安全性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法的特点在于，包括以下步骤：
4、步骤1、建立计算周期t内工
5、步骤2、对影响所述计算周期t内主动预瞄模型的相关参数进行耦合机理分析，得到计算周期t内侧滑、碰撞失稳情况下的参数阈值；
6、步骤3、根据所述计算周期t内侧滑、碰撞失稳情况下的参数阈值，对计算周期t内工业车辆的行驶工况划分为安全工况、可控制调节工况和危险工况；
7、步骤4、若处于安全工况，则保持计算周期t内工业车辆的行驶操作不变，若处于危险工况，则在计算周期t内降低工业车辆的车速、并减小车轮转角，若处于可控制调节工况，则执行步骤5；
8、步骤5、采用粒子群优化算法对计算周期t内可控制调节工况进行筛选，得到计算周期t内的最优预瞄距离；
9、步骤6、基于计算周期t内的最优预瞄距离，对计算周期t内的主动预瞄模型进行解析，并输出计算周期t内的最优转角；
10、步骤7、根据所述计算周期t内的最优转角对所述计算周期t内主动预瞄模型进行更新，得到计算周期t+1内工业车辆的主动预瞄模型；
11、步骤8、将t+1赋值t后，返回步骤2顺序执行，直至达到最大计算周期为止。
12、本专利技术所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法的特点也在于，所述步骤1中计算周期t内主动预瞄模型是按如下步骤建立：
13、步骤1.1、建立计算周期t内的预瞄误差模型；
14、步骤1.2、以计算周期t内的位移偏差和方位偏差为控制参数，将计算周期t内的预瞄误差模型转换为计算周期t内横向预瞄误差模型和计算周期t内横向方位偏差模型，从而组成计算周期t内主动预瞄模型。
15、所述步骤2是以预瞄距离、纵向车速、道路曲率作为主动预瞄模型的影响因素，以横向位移偏差、横向方位偏差和横向加速度作为表征效果的参数，对每个影响因素进行单一参数变化分析，得到每个影响因素的分析结果后，再对每个影响因素的分析结果进行参数耦合机理分析，得到侧滑和碰撞失稳情况下的参数阈值。
16、所述单一参数变化分析步骤如下：
17、步骤2.1、在固定道路曲率、预瞄距离与车速呈线性关系的工况下，基于所述主动预瞄模型所呈现的横向位移偏差与横向方位偏差曲线的变化趋势，对纵向车速的影响程度进行分析，得到当前工况下纵向车速的分析结果；
18、步骤2.2、在固定道路曲率、固定预瞄距离、变车速的工况下，基于所述主动预瞄模型所呈现的横向位移偏差和横向方位偏差曲线的变化趋势，对纵向车速的影响程度进行分析，得到当前工况下纵向车速的分析结果；
19、步骤2.3、在固定预瞄距离、固定车速、变道路曲率的工况下，基于所示主动预瞄模型所呈现的横向位移偏差和横向方位偏差曲线的变化趋势，对道路曲率的影响程度进行分析，得到当前工况下道路曲率的分析结果。
20、所述参数耦合机理分析包括如下步骤：
21、步骤2.4、在变道路曲率、预瞄距离与车速呈线性关系的工况下，对所述主动预瞄模型所呈现的横向位移偏差、横向方位偏差、横向加速度以及横摆角速度所形成的三维拟合曲面在车速和道路曲率耦合作用下的影响程度进行分析，得到当前工况下纵向车速与道路曲率的分析结果；
22、步骤2.5、在变道路曲率、变车速、固定预瞄距离的工况下，对所述主动预瞄模型所呈现的横向位移偏差、横向方位偏差、横向加速度以及横摆角速度所形成的三维拟合曲面在车速和道路曲率耦合作用下的影响程度进行分析，得到当前工况下纵向车速与道路曲率的分析结果；
23、步骤2.6、在变预瞄距离、变车速，固定道路曲率的工况下，基于所述主动预瞄模型所呈现的横向位移偏差、横向方位偏差、横向加速度以及横摆角速度所形成的三维拟合曲面在车速和道路曲率耦合作用下的影响程度进行分析，得到当前工况下纵向车速与道路曲率的分析结果；
24、步骤2.7、基于三种工况下纵向车速与道路曲率的分析结果，得出表征效果的参数的响应曲面；从而根据响应曲面得到侧滑和碰撞失稳情况下的参数阈值。
25、所述步骤3中是按如下步骤对计算周期t内工业车辆的行驶工况进行划分：
26、步骤3.1、将侧滑失稳情况下的参数阈值映射到所述表征效果的参数的响应曲面上，从而得到侧滑阈值曲线；
27、步骤3.2、将碰撞失稳情况下的参数阈值映射到所述表征效果的参数响应曲面上，从而得到碰撞阈值曲线；
28、步骤3.3、将侧滑阈值曲线与碰撞阈值曲线置于同一坐标系中，并将两曲线相交点以下的部分划分为安全工况、两曲线相交点以上的部分划分为危险工况，其余部分均划分为可控制调节工况。
29、在所述粒子群优化算法中，是以车辆路径跟踪精度和车辆稳定性为优化目标，以目标预瞄距离的取值范围为约束条件，从而构建基于横向位移偏差、横向方位偏差和横向加速度峰值之间的适应度函数，以实现对粒子群对可控制调节工况的筛选。
30、所述步骤6包括如下步骤：
31、步骤6.1、基于阿克曼转向原理，并结合主动预瞄误差模型，得到理想转角的初始形式；
32、步骤6.2、基于理想转角的初始形式，将主动预瞄误差模型和车辆动力学模型相结合后，得到理想转角的输出形式并作为最优转角。
33、本专利技术一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述工业车辆路径跟踪稳定性控制方法的程序，所述处理器被配置为用于执本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤1中计算周期T内主动预瞄模型是按如下步骤建立：
3.根据权利要求1所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤2是以预瞄距离、纵向车速、道路曲率作为主动预瞄模型的影响因素，以横向位移偏差、横向方位偏差和横向加速度作为表征效果的参数，对每个影响因素进行单一参数变化分析，得到每个影响因素的分析结果后，再对每个影响因素的分析结果进行参数耦合机理分析，得到侧滑和碰撞失稳情况下的参数阈值。
4.根据权利要求3所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述单一参数变化分析步骤如下：
5.根据权利要求3所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述参数耦合机理分析包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径
7.根据权利要求1所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，在所述粒子群优化算法中，是以车辆路径跟踪精度和车辆稳定性为优化目标，以目标预瞄距离的取值范围为约束条件，从而构建基于横向位移偏差、横向方位偏差和横向加速度峰值之间的适应度函数，以实现对粒子群对可控制调节工况的筛选。
8.根据权利要求1所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤6包括如下步骤：
9.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1-8中任一所述工业车辆路径跟踪稳定性控制方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
10.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1-8中任一所述工业车辆路径跟踪稳定性控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤1中计算周期t内主动预瞄模型是按如下步骤建立：
3.根据权利要求1所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤2是以预瞄距离、纵向车速、道路曲率作为主动预瞄模型的影响因素，以横向位移偏差、横向方位偏差和横向加速度作为表征效果的参数，对每个影响因素进行单一参数变化分析，得到每个影响因素的分析结果后，再对每个影响因素的分析结果进行参数耦合机理分析，得到侧滑和碰撞失稳情况下的参数阈值。
4.根据权利要求3所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述单一参数变化分析步骤如下：
5.根据权利要求3所述的一种基于预瞄距离主动优化的工业车辆路径跟踪稳定性控制方法，其特征在于，所述参数耦合机理分析包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于预瞄距离...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏光，张博，钱峰，吴士标，姜涛，潘永成，施展，汪韶杰，孙保群，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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