[发明专利]一种无人车的轨迹跟随控制方法、控制系统及相关装置

说明书

本申请所提供的一种无人车的轨迹跟踪控制方法，以非线性MPC控制器为中心，通过获取固定线路在全局坐标系的坐标得到参考轨迹点，获取车辆当前的位置、航向角、转向电机角度与力矩、轮缸压力等。通过这些输入量，非线性MPC控制器在线求解非线性最优控制器问题得到期望车轮转向角和期望车辆加速度，输出给电机驱动控制器、转向电机控制和制动系统控制器。降低了线控转向系统、线控制动系统和电机驱动系统等三大系统之间的协调难度，提高了无人车轨迹跟随控制过程中的精确度，有利于提高无人车行驶控制的稳定性。本申请还提供一种无人车的轨迹跟踪控制系统、计算机可读存储介质和无人车，具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及无人驾驶领域，特别涉及一种无人车的轨迹跟随控制方法、控制系统，以及一种计算机可读存储介质和一种无人车。

背景技术

随着人工智能相关技术的兴起，无人车技术的研究发展正如火如荼的向前发展着。无人车轨迹跟随控制算法作为无人车关键技术也不断向前发展，但无人车轨迹跟踪控制因为要协调控制线控转向系统、线控制动系统和电机驱动系统，具有较高的难度。

因此，如何实现有效的无人车的轨迹跟踪控制是本领域技术人员亟需解决的问题。

申请内容

本申请的目的是提供一种无人车的轨迹跟随控制方法、控制系统，以及一种计算机可读存储介质和一种无人车，针对固定线路的无人车轨迹跟踪，运用非线性优化理论设计的轨迹跟踪方法，有效的调节了线控转向系统、线控制动系统和电机驱动系统等三大系统，便于实现无人车的轨迹跟踪。

为解决上述技术问题，本申请提供一种无人车的轨迹跟随控制方法，具体技术方案如下：

获取所述无人车的固定线路，并确定所述固定线路在全局坐标系中的离散点；

获取所述无人车当前的位置坐标、车速和偏航角；

利用预设离散点的坐标、所述位置坐标和所述偏航角计算得到三次样条曲线方程；其中，所述预设离散点为第一预设数量的所述离散点；

根据所述三次样条曲线方程得到初始距离误差和初始航向角偏差；

在所述三次样条曲线方程的曲线图上每隔设定距离取第二预设数量的参考点，并确定所述参考点的参考坐标和参考航向角；

根据所述初始距离误差、所述初始航向角偏差、所述参考坐标、所述参考航向角和所述车速，利用代价函数确定所述无人车的期望转向角和期望加速度；

根据所述期望转向角和所述期望加速度控制所述无人车行驶。

其中，利用预设离散点的坐标、所述位置坐标和所述偏航角计算得到三次样条曲线方程，包括：

选取所述无人车前进方向上离所述无人车距离最近的第一预设数量的离散点作为所述预设离散点，并确定所述预设离散点的坐标；

利用所述位置坐标和所述偏航角，将所述预设离散点的坐标由全局坐标系中的全局坐标转为车辆坐标系中的车辆坐标；其中，所述车辆坐标系为以无人车后轴中心为原点，以所述无人车初始前进方向为X轴的直角坐标系；

用三次样条曲线拟合所述预设离散点的所述车辆坐标，得到三次样条曲线方程。

其中，根据所述三次样条曲线方程得到初始距离误差和初始航向角偏差包括：

将x＝0代入所述三次样条曲线方程，得到初始距离误差Diff_y(0)和初始航向角偏差Diff_φ(0)。

其中，在所述三次样条曲线方程的曲线图上每隔设定距离取第二预设数量的参考点，并确定所述参考点的参考坐标和参考航向角之前，还包括；

首先确定预瞄距离s，利用s＝Np·v·T确定第二预设数量；其中，控制周期T为非线性MPC控制器的控制周期；