一種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)及其工作方法，所述的系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊和自動(dòng)換道控制模塊，實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊與自動(dòng)換道控制模塊連接；實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊包括制動(dòng)臨界距離計(jì)算模塊和安全狀態(tài)判斷模塊，自動(dòng)換道控制模塊包括建立橫向動(dòng)力學(xué)和CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型模塊、求取期望橫擺角速度模塊和設(shè)計(jì)終端滑模換道控制器模塊。所述的方法，包括實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷和進(jìn)行自動(dòng)換道控制兩個(gè)步驟。本發(fā)明將前方行人作為主動(dòng)防碰撞的研究對(duì)象，并通過實(shí)時(shí)計(jì)算制動(dòng)臨界距離來判斷行車是否處于危險(xiǎn)狀態(tài)并給與相應(yīng)的自動(dòng)控制，保證了換道過程中較好的平順性和操縱穩(wěn)定性，保護(hù)了前方行人的安全。
【專利說明】一種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)及其工作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車智能控制領(lǐng)域，涉及車輛自動(dòng)換道控制技術(shù)，特別涉及一種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)及其工作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著各國對(duì)道路交通安全的重視以及智能交通系統(tǒng)的不斷發(fā)展，汽車主動(dòng)防碰撞系統(tǒng)已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在現(xiàn)有的汽車主動(dòng)防碰撞系統(tǒng)中主要考慮的是前方的車輛，并沒有考慮車外行人等交通弱勢(shì)群體。在遇到緊急情況時(shí)，駕駛員通常情況下習(xí)慣于操作剎車使車輛停下來從而避開障礙物而不是通過控制轉(zhuǎn)向而避開障礙物。針對(duì)這兩個(gè)問題，建立基于行人安全的行車安全判斷模塊以及旨在保護(hù)行人的車輛自動(dòng)換道控制系統(tǒng)，是未來汽車主動(dòng)防碰撞預(yù)警系統(tǒng)的重要組成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種可以實(shí)時(shí)進(jìn)行行車安全判斷，并在前方行人處于危險(xiǎn)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)換道控制的汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)及其工作方法。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊和自動(dòng)換道控制模塊，所述的實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊與自動(dòng)換道控制模塊串聯(lián)連接；所述的實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊包括制動(dòng)臨界距離計(jì)算模塊和安全狀態(tài)判斷模塊，所述的自動(dòng)換道控制模塊包括建立橫向動(dòng)力學(xué)和CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型模塊、求取期望橫擺角速度模塊和設(shè)計(jì)終端滑模換道控制器模塊。
[0006]一種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0007]A、實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷
[0008]實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊檢測(cè)到本車前方行人后，本車和前方行人必須保持一定的安全距離，否則將會(huì)被判定為處于危險(xiǎn)狀態(tài)，需要對(duì)本車進(jìn)行控制。現(xiàn)對(duì)避撞場(chǎng)景做如下簡化:
[0009]a、只考慮相同車道內(nèi)前方出現(xiàn)的行人。
[0010]b、考慮行車安全為主要目的，并不考慮道路交通效率。
[0011]C、同車道前方的行人的速度相對(duì)于本車的速度近似為O。
[0012]d、只考慮直線道路上的車輛換道并且換道過程中車輛的縱向速度不變。
[0013]Al、制動(dòng)臨界距離計(jì)算
[0014]制動(dòng)臨界距離計(jì)算模塊建立單車道內(nèi)本車與前方行人不發(fā)生碰撞的最小安全距離模型。在求取制動(dòng)臨界距離時(shí)采用基于制動(dòng)過程的安全距離模型，根據(jù)實(shí)時(shí)獲取到同車道前方行人與本車間的相對(duì)距離山來判斷車輛是否處于安全狀態(tài)。行人速度相對(duì)于車輛的速度近似為靜止，因此得制動(dòng)臨界距離為下式:
[0015]
d = vXditr + ~τ) + TT^+(I)

2 2滬g
[0016]式中，vx0為本車的初始速度t,為駕駛員反應(yīng)時(shí)間和制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間之和，取值為
0.8?LOs^i為減速度增長的時(shí)間，取0.1?0.2s P力路面附著系數(shù)，妒的取值為0.6?
0.8，g = 9.8m/s2, d0為本車停止時(shí)最低要求的距離。
[0017]A2、行車安全狀態(tài)判斷
[0018]在獲取制動(dòng)臨界距離后，安全狀態(tài)判斷模塊對(duì)本車的行車安全狀態(tài)進(jìn)行判斷，判斷依據(jù)如下公式:
[0019]d 彡 dw (2)
[0020]如果本車與行人之間的實(shí)時(shí)距離d滿足公式(2)，駕駛員仍然沒有做出換道行駛或者其他安全措施，則判定為行車危險(xiǎn)，需要對(duì)本車做自動(dòng)換道處理。否則，行車處于安全狀態(tài)，車輛保持原狀態(tài)行駛。
[0021]B、進(jìn)行自動(dòng)換道控制
[0022]自動(dòng)換道控制模塊基于期望橫向加速度的避撞換道軌跡，采用終端滑模控制方法，通過對(duì)橫擺角的控制，使得實(shí)際橫擺角和期望的橫擺角的誤差趨于0，實(shí)現(xiàn)對(duì)換道軌跡的跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛避撞行人的自動(dòng)換道控制，具體包括以下步驟:
[0023]B1、建立橫向動(dòng)力學(xué)和CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型
[0024]車輛動(dòng)力學(xué)模型采用源于Ackermann所提出的理想模型，僅考慮車輛的橫向運(yùn)動(dòng)和橫擺運(yùn)動(dòng)，未涉及車輛縱向速度變化以及側(cè)傾運(yùn)動(dòng)的影響。前輪轉(zhuǎn)向的車輛橫向動(dòng)力學(xué)模型表示為:
[0025]

2(C, 1,2 + C 12) 2(C, I, -Cl ) 2C, /,..V / fr r / *V / /r r/ ,f t ο\
φ =--—-φ--—-V.+~—?(I)
I VI V' IW
Z XZ XZ.2(C, + Cr) 「■ 2(CVrCr/,.)l ■…
V=~1-Vv- Vjc+~-φ + ^δ(4)
mvxmvxm
[0026]式中，νχ、Vy和泠分別為車輛縱向速度、橫向速度和橫擺角速度，m為整車質(zhì)量，Iz
為車輛繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，If和L分別為質(zhì)心到前軸的距離和質(zhì)心到后軸的距離，cf、Cr分別為前后輪胎的側(cè)偏剛度，δ為前輪轉(zhuǎn)向角。令I(lǐng)CJf
[0027]U1 = ! 1 δ(5)
2C
[0028]U2 =~jS(6)
m
[0029]則式(3) (4)可簡寫成
[0030]
2(Cflf2+CJ12) I(CJf-CJr)..V j}r r yv / /r r /.ψ=--—j-φ--—-'+W1(7)


Z、X
? 2(^ν+?.) 「，2(皆訓(xùn)..…、
'=----Vv — Vv+----φ + ιι(8)
' mvx.[mvx' ^
[0031]B2、求取期望的橫擺角速度
[0032]考慮到直車道內(nèi)的車輛換道，假設(shè)換道過程中橫向加速度滿足正反梯形約束條件:
^maxO!'
[0033](9)
0else
[0034]上式滿足以下條件:
[0035]tfto = t5-t4 = Δ χ
[0036]t2-tx = t4_t3 = Δ 2 (10)
[0037]t3~t2 = 2 (tft。)= 2 Δ x
[0038]式中，h為換道開始時(shí)刻，t5為換道結(jié)束時(shí)刻，Jniax為最大的橫向加速度。對(duì)Jd(t)積分得期望橫向加速度見(O，對(duì)期望橫向加速度凡(O積分得橫向速度九(O、對(duì)橫向速度九(O積分得橫向位置yd(t)，A1和A2按下式計(jì)算:
[0039]A1 = BmaxZJmax (11)
3 I Γ~, Ar.
[0040]Δ2 =--Δ1+-1Af+ I(12)

Ymax I
[0041]式中，！^為起始車道和目的車道中心線間距，amax為換道過程中最大橫向加速度。
假定換道過程中車輛的縱向速度不變，則期望的橫擺角、橫擺角速度為下式:
[0042]


y
φ?1 (/) = arclan —(13)
^V ’
色(0= ^ ,(14)
v, +y/v J
[0043]B3、終端滑模換道控制器設(shè)計(jì)
[0044]B31、求取前輪轉(zhuǎn)向角控制量
[0045]車輛的橫擺角速度Φ依靠車載傳感器檢測(cè)，車輛橫擺角計(jì)算如下:
[0046]
φ(?) = \ιοΦ(^?,(15)
[0047]定義橫擺角誤差為:
[0048]φ,(?)^φ{(diào)?)-φ?:(1)(16)
[0049]采用終端滑模控制方法，設(shè)計(jì)切換函數(shù)
[0050]
S = Φ,.^ Wr ^ cIlfPrllk(17)
[0051]其中:qi>0，Q2X^k1和I1為正奇數(shù)，且I1Sk1，對(duì)式(17)求導(dǎo)，得
[0052]
S = 9,.+qAφ,hlh^pr
k
2(?./,2+?./,.2).2(cfif-cjr)...^kl(18)
=--—-φ--—τ-Vr +UiId +q肌 φΓ ιΛ φ
1^x ' k
[0053]由i = O，得等效控制為
[0054]
XCfIf+Cl:) , %Cflf -Cl )...qj^ ].^^=^4-^^7——η(19)
ZrV1Lvx 'I1
[0055]設(shè)計(jì)非線性滑模控制為
[0056]U1 = -ps-φ^1'1/11(20)
[0057]其中，P >0, Φ>0屯和I2為正奇數(shù)，且l2>k2，取控制量為
[0058]U1 = ulequ+uln (21)
[0059]為控制車輛側(cè)滑運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，令Vy滿足
[0060]Vj7 = -Qvy(22)
[0061]根據(jù)橫向動(dòng)力學(xué)模型，得控制量
[0062]
,.2(Cf + C?).「.2(Cr/r-C,./,'小…、
U2 = -Qvy + ---Vv + V1 + ——- φ(23)
mvxWv1、 /
[0063]最終求得前輪轉(zhuǎn)向角為
c _M丨-
[0064]0 = 2CfIf/L-2Cf/m(24)
[0065]B32、穩(wěn)定性分析
[0066]取Lyapunov函數(shù)7 = ，對(duì)其求導(dǎo)，得
[0067].' 2(Cfif+C,J；) , I(CfIf-CJr)‘ 病爭(zhēng)- ?、
V= SS = S--l1J-φ---vy+Uf(pd+q低++φ/1' φΓ(25)
_^zVx1 V1_
[0068]推得f = -[ps2 +祕(mì)補(bǔ):]。因此，當(dāng)s古O時(shí)，浐< 0，說明切換函數(shù)s = O具有漸進(jìn)可達(dá)性。
[0069]假定自動(dòng)換道控制系統(tǒng)在終端滑模換道控制器的作用下到達(dá)切換函數(shù)s = O時(shí)，橫擺角誤差不為0，由s = O得爐+q^r+q,^'1'' =O0因?yàn)閝i>0，q2>0, Ii1和I1為正奇數(shù)，
且l/kZl，通過分析微分方程也+g說=0的解知道，在滑動(dòng)模態(tài)，橫擺角跟蹤誤差死在有限時(shí)間內(nèi)收斂到O。
[0070]由V = -CV, , (?>0，當(dāng) t —00，Vy — O。
[0071]B33、換道控制
[0072]根據(jù)期望的橫擺角速度和實(shí)際的橫擺角速度，終端滑模控制器通過對(duì)橫擺角的控制使得實(shí)際橫擺角和期望的橫擺角的誤差趨于0，求得控制變量前輪轉(zhuǎn)向角，對(duì)CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)換道軌跡的跟蹤控制，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)換道控制的目的。
[0073]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0074]1、本發(fā)明將前方行人作為主動(dòng)防碰撞的研究對(duì)象，并通過實(shí)時(shí)計(jì)算制動(dòng)臨界距離來判斷行車是否處于危險(xiǎn)狀態(tài)并給與相應(yīng)的自動(dòng)控制。
[0075]2、本發(fā)明針對(duì)危險(xiǎn)情況設(shè)計(jì)了自動(dòng)防碰撞控制系統(tǒng)，基于期望橫向加速度的避撞換道軌跡設(shè)計(jì)了終端滑模控制器，實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)情況下的車輛的自動(dòng)換道，整個(gè)換道變化過程中變化較為平穩(wěn)，保證了換道過程中較好的平順性和操縱穩(wěn)定性，保護(hù)了前方行人的安全。
[0076]3、本發(fā)明采用CarSim軟件提供的仿真的CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型,包括車體、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)和輪胎等，該|吳型能夠1吳擬車輛運(yùn)打工況，反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性并能兼顧模型精確性，使得仿真結(jié)果更好的反應(yīng)真實(shí)場(chǎng)景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0077]本發(fā)明共有附圖2幅，其中:
[0078]圖1是本發(fā)明汽車主動(dòng)防碰撞控制系統(tǒng)組成示意圖。
[0079]圖2是本發(fā)明汽車主動(dòng)防碰撞控制系統(tǒng)自動(dòng)換道控制示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0080]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊和自動(dòng)換道控制模塊，所述的實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊與自動(dòng)換道控制模塊串聯(lián)連接；所述的實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊包括制動(dòng)臨界距離模塊和安全狀態(tài)判斷模塊，所述的自動(dòng)換道控制模塊包括橫向動(dòng)力學(xué)和CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型模塊、期望橫擺角速度模塊和終端滑模換道控制器模塊。
[0081]如圖2所示，一種汽車主動(dòng)防碰撞系統(tǒng)自動(dòng)換道控制包括期望橫擺角速度，終端滑模控制器，CarSim整車模型和自車傳感器部分。期望的橫擺角速度Wd和實(shí)際橫擺角速度W之間的插值作為終端滑模控制器的控制輸入，前輪轉(zhuǎn)向角δ作為終端滑模控制器的控制輸出，將終端滑模控制器的輸出值傳遞給CarSim整車模型，自身傳感器將所獲得的實(shí)際橫擺角速度W再次傳給終端滑模控制器的輸入端。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)，其特征在于:包括實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊和自動(dòng)換道控制模塊，所述的實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊與自動(dòng)換道控制模塊串聯(lián)連接；所述的實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊包括制動(dòng)臨界距離計(jì)算模塊和安全狀態(tài)判斷模塊，所述的自動(dòng)換道控制模塊包括建立橫向動(dòng)力學(xué)和CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型模塊、求取期望橫擺角速度模塊和設(shè)計(jì)終端滑模換道控制器模塊。
2.一種汽車主動(dòng)防碰撞自動(dòng)換道控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于:包括以下步驟: A、實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷 實(shí)時(shí)行車安全狀態(tài)判斷模塊檢測(cè)到本車前方行人后，本車和前方行人必須保持一定的安全距離，否則將會(huì)被判定為處于危險(xiǎn)狀態(tài)，需要對(duì)本車進(jìn)行控制；現(xiàn)對(duì)避撞場(chǎng)景做如下簡化: a、只考慮相同車道內(nèi)前方出現(xiàn)的行人； b、考慮行車安全為主要目的，并不考慮道路交通效率； C、同車道前方的行人的速度相對(duì)于本車的速度近似為O ; d、只考慮直線道路上的車輛換道并且換道過程中車輛的縱向速度不變； Al、制動(dòng)臨界距離計(jì)算 制動(dòng)臨界距離計(jì)算模塊建立單車道內(nèi)本車與前方行人不發(fā)生碰撞的最小安全距離模型；在求取制動(dòng)臨界距離時(shí)采用基于制動(dòng)過程的安全距離模型，根據(jù)實(shí)時(shí)獲取到同車道前方行人與本車間的相對(duì)距離山來判斷車輛是否處于安全狀態(tài)；行人速度相對(duì)于車輛的速度近似為靜止，因此得制動(dòng)臨界距離為下式:



?d^v^r+^ + ^ + d,(I)
2 2(pg 式中，vx0為本車的初始速度仁為駕駛員反應(yīng)時(shí)間和制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間之和，取值為0.8?1.0s, \為減速度增長的時(shí)間，取0.1?0.2s, φ為路面附著系數(shù)，Ψ的取值為0.6?0.8，g = 9.8m/s2, d0為本車停止時(shí)最低要求的距離； A2、行車安全狀態(tài)判斷 在獲取制動(dòng)臨界距離后，安全狀態(tài)判斷模塊對(duì)本車的行車安全狀態(tài)進(jìn)行判斷，判斷依據(jù)如下公式:
Clw (2) 如果本車與行人之間的實(shí)時(shí)距離d滿足公式(2)，駕駛員仍然沒有做出換道行駛或者其他安全措施，則判定為行車危險(xiǎn)，需要對(duì)本車做自動(dòng)換道處理；否則，行車處于安全狀態(tài)，車輛保持原狀態(tài)行駛； B、進(jìn)行自動(dòng)換道控制 自動(dòng)換道控制模塊基于期望橫向加速度的避撞換道軌跡，采用終端滑模控制方法，通過對(duì)橫擺角的控制，使得實(shí)際橫擺角和期望的橫擺角的誤差趨于0，實(shí)現(xiàn)對(duì)換道軌跡的跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛避撞行人的自動(dòng)換道控制，具體包括以下步驟: B1、建立橫向動(dòng)力學(xué)和CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型 車輛動(dòng)力學(xué)模型采用源于Ackermann所提出的理想模型，僅考慮車輛的橫向運(yùn)動(dòng)和橫擺運(yùn)動(dòng)，未涉及車輛縱向速度變化以及側(cè)傾運(yùn)動(dòng)的影響；前輪轉(zhuǎn)向的車輛橫向動(dòng)力學(xué)模型表示為:..2(CV,W>.2(C:V； -C1J,.) IC1I1 c…Ψ =---7--fP--廠-'，丨+ -η~?(3)





2.2(C,+C,) 「，2(cy,-?./,.)].■…V=^L-V, - Vx + ~J」-φ + ^δ(4)
mvxmv χm式中，Vx、Vy和P分別為車輛縱向速度、橫向速度和橫擺角速度，m為整車質(zhì)量，Iz為車輛繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，If和L分別為質(zhì)心到前軸的距離和質(zhì)心到后軸的距離，Cf、(；分別為前后輪胎的側(cè)偏剛度，δ為前輪轉(zhuǎn)向角；令I(lǐng)CfL?I(5) M2 =—^(>(6)
m 則式⑶、⑷簡寫成..lie,!,1 +cJr).1iclI1- C /).Ψ =--；-φ--—τ-Vy+Ul(7)
hIzVx.2(C/+C,.) 「 2(Cf!f-CJ,y.V1,=——--V1,- vY+———-φ + u,(8)
mv\_mv B2、求取期望的橫擺角速度考慮到直車道內(nèi)的車輛換道，假設(shè)換道過程中橫向加速度滿足正反梯形約束條件:
V C1 or tA<t< L, Jj (,) =...-丨 u丨' t2<t< 廣；(9)
Oelse 上式滿足以下條件:
Vt0 = t5-t4 = Δ !
t2-t! = t4_t3 = Δ 2 (10)
t3_t2 = 2 Uft0) = 2 Δ j 式中，h為換道開始時(shí)刻，t5為換道結(jié)束時(shí)刻，Jmax為最大的橫向加速度；對(duì)Jd(t)積分得期望橫向加速度九(〖)，對(duì)期望橫向加速度九(〖)積分得橫向速度九(O、對(duì)橫向速度 積分得橫向位置yd(t)，、和A2按下式計(jì)算:
Δ I = amax/Jmax(^)Δ (12)
Imax I 式中，rw為起始車道和目的車道中心線間距，afflax為換道過程中最大橫向加速度；假定換道過程中車輛的縱向速度不變，則期望的橫擺角、橫擺角速度為下式: %(/) = arctan 匕(13) Iv ΦΛ1)= ；^::(14)i;v +.v(/v 7B3、終端滑模換道控制器設(shè)計(jì)B31、求取前輪轉(zhuǎn)向角控制量車輛的橫擺角速度分依靠車載傳感器檢測(cè)，車輛橫擺角計(jì)算如下: 爐⑴= I"'抑>/,(15)

J [O定義橫擺角誤差為:
(ρ,ΧΟ = φ(?)-(ρΛΟ(16)采用終端滑模控制方法，設(shè)計(jì)切換函數(shù) s^9r+q^r+Qi9,kllh(17)其中A1X^q2XhkdPl1S正奇數(shù)，且I1Sk1，對(duì)式(17)求導(dǎo)，得 2{Cfl；+C1I,1).1(CfIf-CrIr)...q木砧—L(18)=———τ-Ψ———τ-V +UlUqiCP +^φ/1' φ !y,1^xI1由i = O，得等效控制為TiCfIf1 +Φ.2(Cflf-CrIr)...衲 kllA.lfVX lli ? =~—j-φ+-^--Vv +(pd -qm ~^<pr 1/1 φ,'(19)一 1Ak設(shè)計(jì)非線性滑模控制為UY_n =-Ρ8-Ψξ^Λ(20)其中，Ρ>0, Φ>0 ；k2 m 12為正奇數(shù)，且l2>k2，取控制量為U1 = Uuln (21)為控制車輛側(cè)滑運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，令Vy滿足V =(22)根據(jù)橫向動(dòng)力學(xué)模型，得控制量,,2(cf+cr) ,「.2(cVrC；uL?、 M 二-洳v+-' + V1+~?- φ(23)
mv xmvxν ,最終求得前輪轉(zhuǎn)向角為eIU -11,=ICtIjlIL-1CfIm(24)B32、穩(wěn)定性分析
取Lyapunov函數(shù)K = 對(duì)其求導(dǎo)，得 r,.「Μ?/Ζ+?/2).KC1I1 -Cjl.)..■ ?■從,,,,.],… V = ss = s----φ----n +w1-% +m +^rfPr Ψτ(25)
IyxI VI1 推得= -[盧2 +辦(#必];因此，當(dāng)s關(guān)O時(shí)，0<()，說明切換函數(shù)s = O具有漸進(jìn)可達(dá)性； 假定自動(dòng)換道控制系統(tǒng)在終端滑模換道控制器的作用下到達(dá)切換函數(shù)s = O時(shí)，橫擺角誤差不為O,由s = O得勿+%扔+q29rk'lh 二0 ;因?yàn)镼i>0，q2>0, ki和I1為正奇數(shù),且I1/kZl，通過分析微分方程Φ,' + ql(pr + q2<p，"' = O的解知道，在滑動(dòng)模態(tài)，橫擺角跟蹤誤差<pr在有限時(shí)間內(nèi)收斂到O ; 由 V =-Pv c?>0，當(dāng) t —⑴，Vy — ο ; B33、換道控制 根據(jù)期望的橫擺角速度和實(shí)際的橫擺角速度，終端滑模控制器通過對(duì)橫擺角的控制使得實(shí)際橫擺角和期望的橫擺角的誤差趨于O，求得控制變量前輪轉(zhuǎn)向角，對(duì)CarSim整車動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)換道軌跡的跟蹤控制，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)換道控制的目的。
【文檔編號(hào)】B60W30/09GK104176054SQ201410407816
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】郭烈, 任澤建, 常靜, 岳明, 楊曉莉, 常婧 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)