[发明专利]一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法

权利要求书

1.一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取受控对象的实时位姿以及目标点位姿；

S2，根据所述实时位姿以及目标点位姿，运用结合了加速度与转角速度约束的车辆运动学模型，获取受控对象的参考速度序列以及受控对象的前轴中心点参考轨迹与后轴中心点参考轨迹；

S3，以后轴中心点为基准参考点，前轴中心点为随动参考点，根据所述前轴中心点参考轨迹与后轴中心点参考轨迹，采用非线性反馈控制的预瞄方式，获取受控对象的前轮转角控制量以及后轮转角控制量；

S4，根据所述参考速度序列，获取受控对象的加速度控制量；

S5，根据所述前轮转角控制量、后轮转角控制量以及加速度控制量，控制所述受控对象的运行；

所述步骤S2中，包括以下过程：

S21，根据所述实时位姿以及目标点位姿，运用结合了加速度与转角速度约束的车辆运动学模型，获取受控对象的参考速度序列以及受控对象的几何中心点参考位姿序列；

S22，运用预设的位姿变换关系，将所述几何中心点参考位姿序列转换为受控对象的前轴中心点参考轨迹与后轴中心点参考轨迹；

所述车辆运动学模型按以下公式表示：

δ_f(k+1)＝δ_f(k)+Δδ_fΔt

δ_r(k+1)＝δ_r(k)+Δδ_rΔt

其中，x、y表示位置坐标；表示车辆航向角；β表示车辆几何中心速度v_m与车身的夹角；k表示第k个时刻；Δt表示时间间隔；δ_f表示前轮转角控制量；Δδ_f表示前轮转角控制量变化值；δ_r表示后轮转角控制量；Δδ_r表示后轮转角控制量变化值；

所述位姿变换关系按以下公式表示：

其中，x_f与y_f表示前轴中心点的位置坐标；x_r与y_r表示后轴中心点的位置坐标；L表示受控对象的轴距。

2.根据权利要求1所述的四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述加速度与转角速度约束按以下公式表示：

|Δv|≤Δv_max；

|Δδ_f|≤Δδ_max；

|Δδ_r|≤Δδ_max；

其中，Δv表示速度变化值；Δv_max表示预设的速度最大变化值；Δδ_max表示预设的转角控制量最大变化值。

3.根据权利要求1所述的四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，包括以下过程：

S31，计算前轴中心点到前轴中心点参考轨迹最近点F_ref的距离e_f以及后轴中心点到所述后轴中心点参考轨迹上最近点B_ref的距离e_r；

S32，从所述前轴中心点参考轨迹在点F_ref的切线上设置前轮预瞄点P_f，根据预设的后轮预瞄系数k_f，沿所述前轴中心点参考轨迹在点F_ref的切线方向上预瞄距离d_f，获得所述前轮预瞄点P_r的位置坐标；

S33，从所述后轴中心点参考轨迹在点B_ref的切线上设置后轮预瞄点P_r，根据预设的后轮预瞄系数k_r，沿所述后轴中心点参考轨迹在点B_ref的切线方向上预瞄距离d_r，获得所述后轮预瞄点P_r的位置坐标；

S34，根据所述距离e_f、距离e_r、前轮预瞄点P_r的位置坐标以及后轮预瞄点P_r的位置坐标，获得受控对象的前轮转角控制量以及后轮转角控制量。