[发明专利]一种基于混杂理论的无人驾驶汽车自主转向控制系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于混杂理论的无人驾驶汽车自主转向控制系统和方法，属于无人驾驶汽车横向控制领域，无人驾驶汽车自主转向控制系统包括环境感知模块、车辆自身状态信息模块、路径规划模块、决策控制模块、操纵执行模块。本发明还提供一种基于混杂理论的无人驾驶汽车自主转向控制方法，通过引入混杂控制理论，将复杂工况下转向系统的控制问题转化为多模式控制以及控制算法之间的切换协调问题加以解决，实现了无人驾驶汽车自主转向控制系统全工况下的控制，在各个工况引入合适的控制算法，既能满足系统局部控制性能，又能达到整体优化的目的，实现最佳的无人驾驶汽车转向控制性能，提高无人驾驶车辆的操纵稳定性和智能化水平。

主权项

1.一种基于混杂理论的无人驾驶汽车自主转向控制系统，其特征在于，包括：环境感知模块、车辆自身状态信息模块、路径规划模块、决策控制模块、操纵执行模块；所述的环境感知模块利用视觉、雷达和定位系统感知车辆行驶的外部环境信息；所述的车辆自身状态信息模块利用惯性器件以及CAN总线获取车辆的运行状态信息并对行驶参数进行估计；所述的路径规划模块根据环境感知模块传输的信息，基于车辆在地图系统中绝对位置以及车辆与周边障碍物、车道线的相对位置进行全局和局部路径规划，按照能量消耗最少或路径长度最短的评价标准，寻找一条无碰撞的车辆期望行驶路径；所述的决策控制模块包括：上位控制单元和下位控制单元；上位控制单元用于输出每个时刻的前轮转角和横摆角速度值，上位控制单元的输出值作为控制量传给下位控制单元，下位控制单元实现车辆每个时刻的转角和横摆角速度；所述的操纵执行模块，用于执行无人驾驶汽车自主转向；所述上位控制单元包括混杂控制器；所述混杂控制器包括：转向控制器、切换监督器、切换控制器、稳定监督器；所述转向控制器针对低速、中速、高速工况下分别设计符合控制目标的控制器，以满足车辆在不同工况下的控制要求；所述切换监督器根据车辆车速的变化以及自主转向控制系统是否存在故障，驱动混杂控制器模块进行有效的模式切换，同时保证切换过程中系统的稳定性；所述切换控制器根据切换监督器识别的无人驾驶汽车工作模式，选择转向控制器中合适的控制算法，来实现无人驾驶汽车在不同控制模式以及控制策略之间的切换协调；所述稳定监督器用于实时监控各控制模式及其相应控制算法下的不稳定特征量，识别其不稳定趋势，强制限制其输出幅值，保证系统的全局有界稳定。