兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (12): 4311-4322.doi: 10.12382/bgxb.2023.0979
任宏斌1, 孙纪禹1, 陈志铿2, 赵玉壮1,*(), 杨林1
收稿日期:
2023-09-27
上线日期:
2024-01-11
通讯作者:
基金资助:
REN Hongbin1, SUN Jiyu1, Chih-Keng CHEN2, ZHAO Yuzhuang1,*(), YANG Lin1
Received:
2023-09-27
Online:
2024-01-11
摘要:
针对高速自动驾驶车辆实时高精度的运动控制问题,提出一种上层为基于路径点Cost的路径点筛选器与基于横纵向轮胎力分析的速度规划器、下层为基于线性时变动力学模型预测的路径跟踪控制器与速度控制器的两层架构,并引入最小均方(Least Mean Square, LMS)自适应状态估计器提升系统的抗噪性。路径点筛选器提升运算速度并减少筛选过程中的关键信息损失,速度规划器在安全行驶前提下生成最优速度曲线。路径跟踪控制器考虑跟踪偏差软约束,提升跟踪效果。LMS状态估计器基于在线矫正的动力学模型,对横摆角速度与横向速度在线估计。搭建dSPACE-TX2硬件在环仿真环境,在高速公路工况及双移线工况下对比所提出方案与传统运动跟踪控制。半实物仿真结果表明,所提出的运动控制架构提升了抗噪性能与21%的跟踪精度,且满足50Hz高频控制的要求。
中图分类号:
任宏斌, 孙纪禹, 陈志铿, 赵玉壮, 杨林. 基于线性时变模型预测控制的实时抗噪高速车辆运动控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(12): 4311-4322.
REN Hongbin, SUN Jiyu, Chih-Keng CHEN, ZHAO Yuzhuang, YANG Lin. LTV-MPC-based Real-time and Anti-noise Motion Control for High-speed Vehicle[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(12): 4311-4322.
χi | 风险等级描述 | χi | 风险等级描述 |
---|---|---|---|
0 | 低风险 | 2 | 较高风险 |
1 | 一般风险 | 3 | 高风险 |
表1 路况风险分级
Table 1 Risk classification of road conditions
χi | 风险等级描述 | χi | 风险等级描述 |
---|---|---|---|
0 | 低风险 | 2 | 较高风险 |
1 | 一般风险 | 3 | 高风险 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
Lf/m | 1.015 | Bpr | 10 |
Lr/m | 1.895 | Cpf | 1.35 |
m/kg | 1270 | Cpr | 1.3 |
Iz/kgm2 | 1536.7 | Dpf | 7700 |
Cf/(N·rad-1) | 78944 | Dpr | 4341 |
Cr/(N·rad-1) | 44493 | Epf | -1.5 |
Bpf | 10 | Epr | -1.5 |
表2 仿真车辆参数
Table 2 Simulated vehicle parameters
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
Lf/m | 1.015 | Bpr | 10 |
Lr/m | 1.895 | Cpf | 1.35 |
m/kg | 1270 | Cpr | 1.3 |
Iz/kgm2 | 1536.7 | Dpf | 7700 |
Cf/(N·rad-1) | 78944 | Dpr | 4341 |
Cr/(N·rad-1) | 44493 | Epf | -1.5 |
Bpf | 10 | Epr | -1.5 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
0.5 | eymax/m | 0.05 | |
2 | eφmax/(°) | 5 | |
1 | Np | 40 | |
qδ | 100 | Nc | 20 |
500 | T/s | 0.02 | |
500 | f/Hz | 50 | |
δmax/(°) | 30 | εw | 0.99 |
Δδmax/((°)·s-1 | 100 | εh | 0.008 |
表3 仿真MPC参数
Table 3 Simulated MPC parameters
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
0.5 | eymax/m | 0.05 | |
2 | eφmax/(°) | 5 | |
1 | Np | 40 | |
qδ | 100 | Nc | 20 |
500 | T/s | 0.02 | |
500 | f/Hz | 50 | |
δmax/(°) | 30 | εw | 0.99 |
Δδmax/((°)·s-1 | 100 | εh | 0.008 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
wκ | 0.5 | Ksafe | 0.823 |
wd | 2 | μ | 0.85 |
ωχ | 1 |
表4 路径点筛选器与车速规划器参数
Table 4 Parameters of path point filter and velocity planner
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
wκ | 0.5 | Ksafe | 0.823 |
wd | 2 | μ | 0.85 |
ωχ | 1 |
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doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.020 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.020 |
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