[发明专利]控制车辆的控制器和方法以及非暂时性计算机可读存储器

权利要求书

1.一种控制车辆的方法，该方法包括：

从存储器中选择车辆的移动的第一模型和所述车辆的所述移动的第二模型，其中，所述第二模型的阶次高于所述第一模型的阶次，其中，模型的阶次是模型中的状态变量的数量；

从所述存储器选择针对用于在所述车辆的期望轨迹上移动的所述车辆的所述移动的所述第一模型的第一约束，并且选择结合所述第一模型的状态与所述第二模型的状态的控制不变集，其中，针对所述控制不变集内的状态的每个组合，存在针对所述第二模型的至少一个控制动作，对于针对所述第一模型的状态的、满足所述第一约束的每个修改，该至少一个控制动作将所述第二模型的状态保持在所述控制不变集内；

利用所述第一模型，按照满足所述第一约束的方式确定所述期望轨迹的一部分；

利用所述第二模型来确定用于使所述车辆沿着所述期望轨迹的所述部分移动的一系列命令，使得所述一系列命令将通过所述期望轨迹的所述部分确定的所述第一模型的一系列状态和所述第二模型的一系列状态保持在所述控制不变集内；以及

利用来自所述一系列命令中的至少一个命令来控制所述车辆，其中，利用连接至所述存储器的处理器来执行所述方法的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

利用从可行集开始的后向可达集计算，迭代地确定所述控制不变集，其中，每次迭代包括：

确定所述后向可达集，使得针对所述后向可达集内的每个状态，存在至少一个控制动作，对于针对所述第一模型的状态的、满足所述第一约束的每个修改，该至少一个控制动作将所述第二模型的状态保持在所述可行集内；以及

用所述后向可达集替换所述可行集，其中，执行所述迭代，直到满足终止条件为止。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述终止条件规定所述后向可达集与所述可行集之差低于阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

根据针对所述第一模型的约束，确定所述第一模型的状态的将来可行的容许集，所述约束包括所述第一约束；

从所述第一模型的可行状态和所述第二模型的可行状态的第一集合的初始值以及由所述第一集合与所述容许集的交集形成的第二集合的初始值开始迭代地确定所述控制不变集，其中，当前迭代包括：

通过在仅考虑所述第一约束的同时对所述第一集合进行后向可达计算来构成第三集合；

将所述第一集合更新成所述第一集合与所述第三集合的交集；

将所述第二集合更新成所更新的第一集合与所述容许集的交集；以及

如果所更新的第二集合与在前一迭代期间更新的第二集合之差小于阈值，则将所述控制不变集确定为所更新的第二集合。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

选择满足针对所述车辆移动的物理约束的可行命令；

根据所述可行命令来估计所述车辆从当前状态到将来状态的转变；以及

如果所述车辆的所述将来状态与来自所述第一模型的一系列状态中的第一元素的组合属于所述控制不变集，则选择所述可行命令作为控制所述车辆的命令；否则，

选择不同的可行命令并且重复所述估计步骤和所述选择步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，选择所述不同的可行命令以减小通过所述不同的可行命令确定的将来状态与所述控制不变集的边界之间的距离。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

公式化优化问题，所述优化问题优化受制于这样的约束的车辆的性能，即，该约束包括属于所述控制不变集的、所述车辆的将来状态与来自所述第一模型的一系列状态的第一元素的组合；以及

通过求解所述优化问题来选择用于使所述车辆移动的所述一系列命令。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述车辆的性能是以下项中的一个或组合：减小所述车辆的横向加速度；减小所述车辆的偏航率；减小相对于所述期望轨迹的横向位移；以及减小方向盘致动力。