【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动驾驶，具体涉及一种适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法。
技术介绍
1、自动驾驶车辆的推广与普及，需要克服常见的冰雪路面场景。冰雪环境下，由于路面附着系数降低，路面抗滑性能下降，转向过程中的车辆速度控制尤为困难。为适应冰雪弯道路面行驶，自动驾驶系统需要具备高度的适应性、响应能力以及精准的动力学控制。
2、现有关于冰雪场景下的车辆行驶的方法主要着眼于安全行驶速度、轨迹等决策设计，但设计时对个体车辆的动力特性有所忽略，从而无法确定在实际环境中车辆对决策策略的适应能力。目前的车辆控制方法通常只考虑正常道路环境与场景，而对于特殊场景如冰雪环境下的弯道场景考虑不足。以及，在针对冰雪弯道场景的车辆控制方面，部分研究对该场景下的车辆进行了建模，但建模时仅对车辆动力、轮胎等部分要素进行独立建模，忽略了要素与道路环境的结合，同时对它们之间的耦合关系缺乏考虑。而在控制方法的设计上，未能充分考虑道路环境给控制性能带来的影响，设计的控制方法精准度不足。
3、为解决上述问题，本专利技术从车-胎-冰耦合视角进行全过程建模与仿真，以解决自动驾驶车辆在冰雪路面上转向速度控制的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述冰雪弯道场景转向速度波动、行驶侧滑风险问题的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法。
2、本专利技术提供了一种适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，包括：
3、根据轮胎与冰雪路面的
4、基于车-胎-冰耦合机制，根据制动主缸有效直径、制动主缸受力与冰雪路面安全转向车速计算制动主缸压力，以通过控制主缸压力调整车辆速度；
5、根据车辆与冰雪路面的耦合关系，建立包含冰雪弯道路面低附着系数的自动驾驶车辆二自由度动力学模型，对车辆的横摆角速度进行约束。
6、在一种可选的方式中，所述制动主缸压力的计算公式为：
7、
8、其中，p为制动主缸压力，d为制动主缸有效直径，fm制动主缸受力，us为冰雪路面安全转向车速，u(t)为t时刻车速。
9、在一种可选的方式中，所述通过控制主缸压力调整车辆速度进一步包括：
10、通过控制主缸压力，使车辆在行驶过程中以舒适的减速度均匀地减速到安全的转向速度，并且以平稳的摆动角速度和安全的转向转速均匀地通过冰雪弯曲路面。
11、在一种可选的方式中，车辆在行驶过程中的速度约束方程为：
12、
13、其中，u(t+δt)为t+δt时刻车辆速度，ac为车辆舒适减速度，δt为制动时间，us为冰雪路面安全转向车速，u(t)为t时刻车速。
14、在一种可选的方式中，在车辆的制动过程中，根据冰雪弯道路面的自动驾驶车辆运动状态以及自动驾驶车辆位置变化计算所述主缸压力。
15、在一种可选的方式中，所述自动驾驶车辆运动状态为：
16、
17、其中，δx为制动距离，x(t+δt)，x(t)分别为t+δt和t时刻的车辆位置，m为车辆质量；
18、所述自动驾驶车辆位置变化为：
19、
20、其中，p(t)为t时刻制动主缸压力，f(t)为t时刻滚动阻力系数；
21、所述主缸压力的计算公式为：
22、
23、在一种可选的方式中，对车辆的横摆角速度进行约束的表达式为：
24、
25、其中，μ为冰雪路面附着系数，u为车辆速度，ω为横摆角速度。
26、在一种可选的方式中，所述二自由度车辆动力学模型的平衡方程为：
27、
28、其中，ay为车辆侧向加速度，β为质心侧偏角，δ为前轮转角，a、b分别为质心到前、后轴的距离，k1、k2为前、后轴等效侧偏刚度，i为车辆绕垂直于地面方向的转动惯量。
29、在一种可选的方式中，所述方法还包括：
30、通过引入拉普拉斯变量得到二自由度车辆动力学模型的传递状态，并转为标准形式得到横摆角速度与质心侧偏角稳态增益，进而得到冰雪路面下自动驾驶车辆二自由度模型表达式。
31、在一种可选的方式中，所述自动驾驶车辆二自由度模型表达式为：
32、
33、其中，k为车辆稳定性因数，a、b分别为质心到前、后轴的距离，k1、k2为前、后轴等效侧偏刚度。
34、根据本专利技术提供的方案，根据轮胎与冰雪路面的耦合关系，计算轮胎在冰雪路面上的外部阻力，确定对车辆行驶的主要影响因素；其中，所述外部阻力主要由滚动阻力提供；基于车-胎-冰耦合机制，根据制动主缸有效直径、制动主缸受力与冰雪路面安全转向车速计算制动主缸压力，以通过控制主缸压力调整车辆速度；根据车辆与冰雪路面的耦合关系，建立包含冰雪弯道路面低附着系数的自动驾驶车辆二自由度车辆动力学模型，对车辆的横摆角速度进行约束。本专利技术从车-胎-冰耦合视角进行了全过程建模与仿真，解决了自动驾驶车辆在冰雪路面上转向速度控制的问题，克服了冰雪弯道场景的转向速度波动、行驶侧滑风险的问题。
35、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
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1.一种适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，所述制动主缸压力的计算公式为：
3.根据权利要求1或2所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，所述通过控制主缸压力调整车辆速度进一步包括：
4.根据权利要求1所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，车辆在行驶过程中的速度约束方程为：
5.根据权利要求2所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，在车辆的制动过程中，根据冰雪弯道路面的自动驾驶车辆运动状态以及自动驾驶车辆位置变化计算所述主缸压力。
6.根据权利要求5所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆运动状态为：
7.根据权利要求1所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，对车辆的横摆角速度进行约束的表达式为：
8.根据权利要求1所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车
9.根据权利要求8所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求9所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆二自由度模型表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，所述制动主缸压力的计算公式为：
3.根据权利要求1或2所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，所述通过控制主缸压力调整车辆速度进一步包括：
4.根据权利要求1所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，车辆在行驶过程中的速度约束方程为：
5.根据权利要求2所述的适用于冰雪弯道路面的自动驾驶车辆速度控制方法，其特征在于，在车辆的制动过程中，根据冰雪弯道路面的自动驾驶车辆运动状态以及自动驾驶车辆位置变化计算所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建强，张炜，颜梦嘉，赵文龙，李世威，史雅丽，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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