[发明专利]一种越野电驱动无人车辆纵/横/垂拟人化协同控制方法

说明书

一种越野电驱动无人车辆纵/横/垂拟人化协同控制方法，涉及车辆控制。以驾驶员为研究对象，分析越野道路下驾驶员转向/加减速操纵行为特征；针对非结构化道路环境下无人车辆具有参数不确定性、非线性耦合及时滞等特点，构建基于多性能目标优化的拟人控制系统。建立越野电驱动无人车辆纵/横/垂耦合动力学拟人控制系统，通过对耦合动力学系统的动态协调进行能量、信息的传递、转换及演变，实现越野电驱动无人车辆的动力学耦合控制，有效提高电驱动无人车辆自主行驶综合性能，从而明显改善控制系统性能。

技术领域

本发明涉及车辆控制，尤其是涉及到一种越野电驱动无人车辆纵/横/垂拟人化协同控制方法。

背景技术

作为先进科技的综合载体，电驱动无人车辆在民用、航天及军事等不同领域中均有重要用途。越野环境增强了电驱动无人车辆动力学系统的非线性、强耦合、不确定性等特性，如果不能把车辆动力学系统有机地结合为一个整体，解耦设计互不关联的运动控制方法，将难以合理解决耦合动力学作用下的无人车辆行驶性能安全保障问题。如何构建纵-横-垂向系统的动态协调控制方法来实现电驱动无人车辆自主行驶安全性、通过性及平顺性等多性能目标的协同优化，这是提升越野电驱动无人车辆综合行驶性能的核心问题之一。

目前电驱动无人车辆运动控制的研究主要集中在城市道路或高速公路等比较规范的高结构化道路环境，文献1(Erdal K,etc.Towards Agrobots：Trajectory Control ofan Autonomous Tractor Using Type-2Fuzzy Logic Controllers[J].IEEE/ASMETransactions on Mechatronics,2015,20(1)：287-293)提出了车辆横向模糊逻辑控制方法，文献2(Jullierme E,etc.Longitudinal Model Identification and VelocityControl of an Autonomous Car[J].IEEE Transactions on IntelligentTransportation Systems,2015,16(2)：777-786)提出综合PI和逆动力学模型的车辆纵向速度自动控制策略方法。而对越野环境下无人车辆控制问题的研究鲜有探讨。越野环境地表的不平度、复杂多变性以及非连续性等物理性质将大幅度增强车辆纵-横-垂动力学系统的非线性耦合、不确定性及时滞特性。

发明内容

本发明的目的是针对非结构化道路环境下电驱动无人车辆具有强非线性耦合及不确定性等特点，提供协同优化车辆自主行驶安全性、通过性和平顺性多目标性能，实现对越野电驱动无人车辆耦合动力学系统的动态协调的一种越野电驱动无人车辆纵/横/垂拟人化协同控制方法。

本发明包括以下步骤：

1)以驾驶员为研究对象，分析越野道路下驾驶员转向/加减速操纵行为特征；

在步骤1)中，所述以驾驶员为研究对象，分析越野道路下驾驶员转向/加减速操纵行为特征的具体方法可为：

(1)提取不同行驶工况下驾驶员操纵、车辆状态和道路环境等多源信息。基于聚类分析原理，统计分析所提取的客观数据信息，建立驾驶员转向/加减速行为特性参数因子，揭示驾驶员在车辆运动中的转向/加减速行为特性和操纵规律；

(2)采用统计学和行为学方法，分析驾驶员转向/加减速行为特性参数的分布特征，设计驾驶员转向/加减速行为参数因子的定量化辨识因子，为车辆耦合动力学拟人控制方法的研究提供基础数据库。

2)针对非结构化道路环境下无人车辆具有参数不确定性、非线性耦合及时滞等特点，构建基于多性能目标优化的拟人控制系统。

在步骤2)中，所述针对非结构化道路环境下无人车辆具有参数不确定性、非线性耦合及时滞等特点，构建基于多性能目标优化的拟人控制系统的具体方法可为：