申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2023-12-13

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117873061A

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G05D1/243;G05D1/246;G05D1/633;G05D1/644;G05D105/22

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明公开了一种多轴车辆一体化路径规划与路径跟踪控制方法，属于车辆控制工程领域；具体过程包括：步骤一采集和收集车辆信息和环境信息，通过求解含约束优化问题的方式进行最小转弯半径路径生成；步骤二将通过车辆运动学模型得到的路径转化为车辆的期望参考轨迹；步骤三将控制信号的求解描述为车辆最优控制问题，通过模型预测控制计算得到各个轮子的期望力矩序列；步骤四将控制序列中的第一个控制量输入到车辆中，重复上述过程以进行滚动时域优化。本发明通过滚动时域优化机制提升了多轴车辆面对多变环境工况的适应能力；同时，通过设计基于模型预测控制算法，解多变量含约束优化问题的方法计算各轮力矩，有效提升了力矩分配的效率，保证了路径跟踪效果。

主权项：1.一种多轴车辆一体化路径规划与路径跟踪控制方法，其特征在于的具体过程包括：步骤一，采集和收集车辆信息和环境信息，通过求解含约束优化问题的方式进行最小转弯半径路径生成；在基于滚动时域优化的最小曲率路径生成过程中，通过SLAM算法采集车辆周边环境信息，建立周边环境路径约束条件；然后，使用B样条曲线描述路径；接着，将路径顺滑度设计为目标函数，设计含有连续性约束的优化问题，通过求解优化问题的方式生成路径；步骤二，将通过车辆运动学模型得到的路径转化为车辆的期望参考轨迹；构建多轴车辆路径跟踪误差模型包括有使用运动学模型将生成的路径转化为多轴车辆期望路径，生成期望路径；然后，依据多轴车辆的非线性动力学模型，考虑4轴8轮分布式模型，考虑车辆侧向运动和横摆运动，选取质心侧偏角、横摆角、横向跟踪误差、横摆角跟踪误差为状态变量，选取期望横摆力矩为控制变量，建立路径跟踪误差模型；步骤三，将控制信号的求解描述为车辆最优控制问题，通过模型预测控制计算得到各个轮子的期望力矩序列；基于模型预测控制的期望横摆力矩优化与多轮力矩分配包括有以最小化跟踪误差为目标设计优化目标函数；然后，设计优化问题中的约束条件，根据各轴的垂直载荷比例设计横摆力矩分配约束条件；为了防止驱动轮过度滑转失稳设计驱动轮滑移率约束条件；最后，设计力矩分配最优化问题目标函数及约束条件，实现各驱动电机力矩分配；步骤四，将控制序列中的第一个控制量输入到车辆中，重复上述过程以进行滚动时域优化；使用步骤一设计的路径规划算法为步骤三设计的优化控制算法生成期望轨迹，进行各轮控制力矩的生成；当所规划的轨迹无法满足控制算法的预测时域需求时，重新进行路径规划，生成新的轨迹以进行控制。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 多轴车辆一体化路径规划与模型预测控制方法

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