自动驾驶模式下的横向控制方法、装置、设备及存储介质与流程

本说明书涉及智能车辆横向控制，尤其涉及一种自动驾驶模式下的横向控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、近年来，人工智能研究应用、5g通讯等技术的落地，为智能汽车的自动驾驶网联化方向的发展奠定了较好的基础。智能汽车的车辆控制技术旨在环境感知技术的基础之上，根据决策规划出目标轨迹，通过纵向和横向控制系统的配合使汽车能够按照跟踪目标轨迹准确稳定行驶，同时使汽车在行驶过程中能够实现车速调节、车距保持、换道、超车等基本操作。自动驾驶控制的核心技术是车辆的纵向控制和横向控制技术。其中，横向控制是指对方向盘角度的调整以及轮胎力的控制。

2、相关技术中，针对于自动驾驶路径跟踪，一些控制算法存在控制精度差，鲁棒性差等缺点，容易受到外界扰动的影响，导致跟踪性能不稳定。虽然通过使用mpc算法能够一定程度上提升控制精度与增强鲁棒性，但是mpc算法的计算较为复杂，对算力的要求较高，增加了硬件成本。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本说明书提供了一种自动驾驶模式下的横向控制方法、装置、设备及存储介质。

2、根据本说明书实施例的第一方面，提供一种自动驾驶模式下的横向控制方法，所述方法包括：

3、根据车辆的实时运动数据，构建关于横向误差、横向误差变化率、航向误差、航向误差变化率和转向数据的车辆误差状态空间方程；

4、根据所述车辆误差状态空间方程计算滑模面参数，并分别以各个滑模面参数为权重系数生成关于所述横向误差、所述横向误差变化率、所述航向误差和所述航向误差变化率的线性滑模函数；

5、基于所述线性滑模函数和所述车辆误差状态空间方程构建滑模控制器，并根据所述滑模控制器输出的转向数据计算方向盘转角的取值，以对所述车辆进行横向控制。

6、可选的，所述根据所述车辆误差状态空间方程获取滑模面参数，包括：将所述车辆误差状态空间方程转换为能控标准型，并构建降阶系统；针对所述降阶系统，通过极点配置法设计状态反馈控制律，计算滑模面参数。

7、可选的，所述构建降阶系统，包括：将能控标准型下的车辆误差状态空间方程拆分为与滑模控制律无关的第一降阶子系统和与滑模控制律有关的第二降阶子系统；根据所述第一降阶子系统构建所述降阶系统。

8、可选的，所述根据所述第一降阶子系统构建所述降阶系统，包括：针对滑模面平面公式构建收敛关系式；合并所述收敛关系式和所述第一降阶子系统，得到所述降阶系统。

9、可选的，所述根据所述车辆误差状态空间方程计算滑模面参数，包括：在所述车辆误差状态空间方程基于所述车辆的车辆动力学模型而构建的情况下，判断所述车辆动力学模型是否能控；若所述车辆动力学模型能控，则根据所述车辆误差状态空间方程计算滑模面参数。

10、可选的，所述基于所述线性滑模函数和所述车辆误差状态空间方程构建滑模控制器，包括：根据所述线性滑模函数构建线性滑模面；针对所述线性滑模面计算指数趋近律；将所述车辆误差状态空间方程代入所述指数趋近律，计算得到滑模控制律，所述滑模控制律的输出值即为所述转向数据。

11、可选的，所述根据所述滑模控制器输出的转向数据计算方向盘转角的取值，以对所述车辆进行横向控制，包括：获取所述滑模控制器输出的转向数据，将所述转向数据与车辆转向比相乘，得到方向盘转向弧度；将所述方向盘转向弧度转换为方向盘转向角度并输出至控制模块，通过所述控制模块控制方向盘转向。

12、根据本说明书实施例的第二方面，提供一种自动驾驶模式下的横向控制装置，所述装置包括：

13、获取单元，用于根据车辆的实时运动数据，构建关于横向误差、横向误差变化率、航向误差、航向误差变化率和转向数据的车辆误差状态空间方程；

14、处理单元，用于根据所述车辆误差状态空间方程计算滑模面参数，并分别以各个滑模面参数为权重系数生成关于所述横向误差、所述横向误差变化率、所述航向误差和所述航向误差变化率的线性滑模函数；

15、控制单元，用于基于所述线性滑模函数和所述车辆误差状态空间方程构建滑模控制器，并根据所述滑模控制器输出的转向数据计算方向盘转角的取值，以对所述车辆进行横向控制。

16、根据本说明书实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：

17、处理器；

18、用于存储处理器可执行指令的存储器；

19、其中，所述处理器通过运行所述可执行指令以实现如上述第一方面的实施例中所述的方法。

20、根据本说明书实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述第一方面的实施例中所述方法的步骤。

21、本说明书的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

22、在本说明书实施例中，通过构建车辆误差状态空间来计算滑模面参数，并以各个滑模面参数为权重系数生成关于所述横向误差、所述横向误差变化率、所述航向误差和所述航向误差变化率的线性滑模函数，基于所述线性滑模函数和所述车辆误差状态空间方程构建滑模控制器来输出转向数据以计算方向盘转角，进行横向控制，使得车辆的状态只与滑模面的参数有关，而与外部环境的扰动无关，对外部环境干扰和系统参数摄动具有很强的鲁棒性，并且对计算成本和对算力资源的要求较低，在提升了抗干扰能和控制精度的同时，兼顾了计算量的降低，此外，线性滑模函数构建的滑模控制器具有较好的可解释性，且稳定性分析相对简单，在实际应用时，有利于问题的分析与解决。

23、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。

技术特征：

1.一种自动驾驶模式下的横向控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车辆误差状态空间方程获取滑模面参数，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建降阶系统，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一降阶子系统构建所述降阶系统，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车辆误差状态空间方程计算滑模面参数，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述线性滑模函数和所述车辆误差状态空间方程构建滑模控制器，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述滑模控制器输出的转向数据计算方向盘转角的取值，以对所述车辆进行横向控制，包括：

8.一种自动驾驶模式下的横向控制装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本说明书提供一种自动驾驶模式下的横向控制方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：根据车辆的实时运动数据，构建关于横向误差、横向误差变化率、航向误差、航向误差变化率和转向数据的车辆误差状态空间方程；根据所述车辆误差状态空间方程计算滑模面参数，并分别以各个滑模面参数为权重系数生成关于所述横向误差、所述横向误差变化率、所述航向误差和所述航向误差变化率的线性滑模函数；基于所述线性滑模函数和所述车辆误差状态空间方程构建滑模控制器，并根据所述滑模控制器输出的转向数据计算方向盘转角的取值，以对所述车辆进行横向控制。

技术研发人员：王敏,于猛,周熙钦,涂正,符茂磊,梁振宝,陈勇,夏勇,崔迎杰
受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27