[发明专利]一种基于车速分区的多模型横向模糊控制方法

权利要求书

1.一种基于车速分区的多模型横向模糊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，建立车辆模型，以前轮转角δ作为输入，输出纵向车速v及横摆角速度w_r；

可以得到车辆二自由度运动微分方程：

其中，u—纵向车速，w_r—横摆角速度，m—车辆质量，β—车辆质心侧偏角，I_z—车辆转动惯量，δ—前轮转角，v—横向车速，a，b—车辆质心到前后轮距离，k₁，k₂—前后轮胎的侧偏刚度；

第二步，建立路面曲率模型；

第三步，建立预瞄误差模型，以车辆路径跟踪过程中提供的纵向车速v及横摆角速度w_r以及路面曲率K_L作为输入，输出为路径跟踪过程中的距预瞄点的横向距离误差E₁及角度误差E₂；

第四步，将车速划分为低速、中速、高速三个档次，分别设计对应的横向模糊控制器；

第五步，三种横向模糊控制器的设计中，均采用路径跟踪过程中产生的横向距离误差E₁及角度误差E₂作为输入，在不同的模糊控制规则下输出此车速下合适的前轮转角δ；

第六步，上一步骤中设计的模糊控制器输出的前轮转角δ，再返回到步骤一中作为车辆二自由度模型的输入，由此形成一个闭环反馈系统，从而达到在路径跟踪过程中逐渐消除距离误差E₁和角度误差E₂的目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于车速分区的多模型横向模糊控制方法，其特征在于，建立路面曲率模型具体过程为：

在0到100m的路段上，道路曲率为K_L＝0，即直线路段；

在100到150m的路段上，道路曲率为K_L＝0.005m^-1，为曲线路段；

在150到250m的路段上，道路曲率为K_L＝-0.01m^-1，为曲线路段；

在250到300m的路段上，道路曲率为K_L＝0，即直线路段。

3.根据权利要求1所述的一种基于车速分区的多模型横向模糊控制方法，其特征在于，所述预瞄误差模型：

其中，u—纵向车速，v—横向车速，w_r—横摆角速度，L—预瞄距离，K_L—路面曲率，E₁—车辆预瞄点处车辆中心线与参考路径的横向距离误差，E₂—车辆预瞄点处车辆中心线与参考路径的横向角度误差。

4.根据权利要求1所述的一种基于车速分区的多模型横向模糊控制方法，其特征在于，车速划分为三个档次分别为：

当车速小于10m/s时，系统自动判定汽车处于低速行驶状态，此时低速控制器进行工作；

当车速介于10m/s和20m/s之间时，系统自动判定汽车处于中速行驶状态，此时中速控制器进行工作；

当车速高于20m/s时，系统自动判定汽车处于高速行驶状态，此时高速控制器进行工作。

5.根据权利要求1所述的一种基于车速分区的多模型横向模糊控制方法，其特征在于，所述横向模糊控制器均采用相同的模糊蕴含关系；模糊控制器以路径跟踪过程中产生的距离误差E₁和角度误差E₂作为输入，输出为此车速下合适的前轮转角δ；

输入横向误差E₁的论域为[-4m 4m],模糊集合为{NB,NS,ZE,PS,PB}，隶属度函数均采用三角形隶属函数Trimf；

输入角度误差E₂的论域为[-60°60°]，模糊集合为{NB,NS,ZE,PS,PB}，隶属度函数均采用三角形隶属函数Trimf；

输出前轮转角δ的论域为[-30°30°]，模糊集合为{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB}，隶属度函数均采用三角形隶属函数Trimf。