[发明专利]一种半挂车的避障控制方法

说明书

本发明提供一种半挂车的避障控制方法，能够使半挂车在准确跟踪路径的同时完成对障碍物的避让。所述方法包括：建立半挂车的运动学模型；根据建立的运动学模型预测未来一段时间内半挂车的位姿信息；建立半挂车的中心线避障模型；根据预测得到的位姿信息和建立的中心线避障模型，以最小化控制过程中的路径跟踪误差、控制输出变化量和使半挂车远离障碍物为目标，确定非线性模型预测控制的优化函数，得到半挂车的最优控制序列，以便所述半挂车完成对障碍物的避让。本发明涉及避障行驶控制领域。

技术领域

本发明涉及避障行驶控制领域，特别是指一种半挂车的避障控制方法。

背景技术

半挂车是由牵引车部分(作为前车体)和挂车部分(作为后车体)组成；对半挂车的研究一直是国内外车辆领域研究的热点之一。目前，车辆避障方法主要有两种，一种是局部路径规划的方法，另一种是基于模型预测控制(MPC)的避障控制方法。所谓避障控制，即根据车辆拥有的各种感官器件，对外界阻碍到车辆运动方向的障碍做出各种躲避的动作，并在成功躲避障碍后继续跟踪给定路径，其包括路径跟踪与障碍避让两部分。

现有的针对半挂车的避障控制方法，一般都是基于前车体的运动学模型，而忽略了后车体后轮轨迹偏移，导致跟踪误差大；且由于半挂车车体结构特殊，传统的避障模型虽可以保证半挂车与障碍物之间不发生碰撞，但也大大降低了路面可通行面积，因此，需要构建合适的半挂车避障模型。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种半挂车的避障控制方法，以解决现有技术所存在的仅考虑前车体而忽略后挂车后轮轨迹偏移，导致跟踪误差大的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种半挂车的避障控制方法，包括：

建立半挂车的运动学模型；

根据建立的运动学模型预测未来一段时间内半挂车的位姿信息；

建立半挂车的中心线避障模型；

根据预测得到的位姿信息和建立的中心线避障模型，以最小化控制过程中的路径跟踪误差、控制输出变化量和使半挂车远离障碍物为目标，确定非线性模型预测控制的优化函数，得到半挂车的最优控制序列，以便所述半挂车完成对障碍物的避让。

进一步地，建立的半挂车的运动学模型表示为：

其中，表示牵引车航向角速度；v_f表示牵引车纵向行驶速度；δ表示牵引车前轮转向角；l_fb表示牵引车轴距；表示挂车航向角速度；γ表示牵引车与挂车间角度；l_rb表示铰接点与挂车后桥间的距离；θ_f表示牵引车航向角；θ_r表示挂车航向角；表示牵引车等效后轴L_fr中点坐标在全局坐标系(X,Y)下X方向速度分量；表示牵引车等效后轴L_fr中点坐标在全局坐标系(X,Y)下Y方向速度分量；表示牵引车前端H_f中点在全局坐标系(X,Y)下X方向速度分量；l_fa表示前桥与牵引车前端H_f间的距离；表示牵引车前端H_f中点在全局坐标系(X,Y)下Y方向速度分量；表示牵引车后端T_f中点在全局坐标系(X,Y)下X方向速度分量；l_fc表示牵引车后桥与后端间的距离；表示牵引车后端T_f中点在全局坐标系(X,Y)下Y方向速度分量；表示挂车前端H_r中点在全局坐标系(X,Y)下X方向速度分量；l_ra表示铰接点与挂车前端H_r间的距离；表示挂车前端H_r中点在全局坐标系(X,Y)下Y方向速度分量；表示挂车后端T_r中点在全局坐标系(X,Y)下X方向速度分量；l_rc表示挂车后桥与后端之间的距离；表示挂车后端T_r中点在全局坐标系(X,Y)下Y方向速度分量。