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      一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法

      文檔序號:4055247閱讀:138來源:國知局
      專利名稱:一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法屬于車輛行駛信息處理技術(shù)領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      車輛行駛轉(zhuǎn)向控制是現(xiàn)代汽車控制及安全技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一,現(xiàn)有車輛行駛轉(zhuǎn)向控制方法有基于傳統(tǒng)的控制方法從車輛的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)出發(fā),通過嚴(yán)格的推導(dǎo)得出車輛的動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)模型,利用LQ控制等算法設(shè)計(jì)出控制器對車輛實(shí)現(xiàn)控制。文獻(xiàn)1(王榮本等,基于視覺的智能車輛自主導(dǎo)航最優(yōu)控制器設(shè)計(jì),汽車工程,Vol.23,No.2,2001.2)介紹了基于機(jī)器視覺信息的LQ控制器設(shè)計(jì),由于被控對象車輛是一個(gè)高度非線性、時(shí)變性和不確定性的復(fù)雜系統(tǒng),建立精確的數(shù)學(xué)模型非常困難,難以達(dá)到理想控制效果。文獻(xiàn)2(李兵等,Modeling of Steering System for High speed Intelligent Vehicle by SystemIdentification,Proceedings of the IEEE International Vehicle ElectronicsConference,1999)介紹了采用系統(tǒng)辨識的方法來設(shè)計(jì)LQ控制器傳遞函數(shù)方法,只能針對特定車型,不具有通用性,且工作量大。文獻(xiàn)3(李兵、何克忠、張朋飛,自主輪式機(jī)器人THMR-V的混合模糊邏輯控制,《機(jī)器人》2003年第6期)介紹了一種混合模糊邏輯控制,要達(dá)到較好的控制效果,該方法需要總結(jié)詳細(xì)的控制規(guī)則,工作量大。在文獻(xiàn)4(徐友春,王榮本,一種機(jī)器視覺導(dǎo)航的智能車輛轉(zhuǎn)向控制模型設(shè)計(jì),中國公路學(xué)報(bào),Vol.14,No.3,2001.10)中公開了一種采用sigmoid函數(shù)來描述駕駛規(guī)則的方法。Sigmoid如下f(α)=(1-e-λ·α)/(1+e-λ·α)………(1)函數(shù)的曲線如圖1所示,在越靠近原點(diǎn)處,輸出對輸入越敏感,當(dāng)輸入值遠(yuǎn)離原點(diǎn)時(shí),輸入越來越不敏感;當(dāng)輸入進(jìn)上步增大時(shí),輸出逐漸趨于某一值。而該函數(shù)的這一特點(diǎn)非常符合汽車駕駛轉(zhuǎn)向的特點(diǎn),車輛轉(zhuǎn)向控制的轉(zhuǎn)向角y主要受航向角α和側(cè)偏距離le的影響,航向角較大時(shí),其變化對轉(zhuǎn)向角的影響不明顯,同樣側(cè)偏距離較大時(shí),其變化對轉(zhuǎn)向角的影響也不明顯;因此用sigmoid函數(shù)能夠恰當(dāng)?shù)拿枋鲛D(zhuǎn)向角y與航向角α和側(cè)偏距離le之間的關(guān)系,如下式表示y=fle(le)+fα(α)…………………………(2)其中fle(le)和fα(α)可用sigmoid函數(shù)描述
      f&alpha;(&alpha;)=k&alpha;&CenterDot;(1-e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)/(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)---(3)]]>fle(le)=kle&CenterDot;(1-e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;le)/(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;le)---(4)]]>上式(3)、(4)中,kα是一個(gè)航向角比例系數(shù),其值小于實(shí)際車輛最大轉(zhuǎn)向角;kle是側(cè)偏距離比例系數(shù),其值小于實(shí)際車輛最大轉(zhuǎn)向角。kλ是航向角敏感性函數(shù),kg為側(cè)偏距離敏感性系數(shù)。
      用sigmoid函數(shù)來描述轉(zhuǎn)向角與航向角和側(cè)偏距離之間的關(guān)系有如下優(yōu)點(diǎn)1、不需要對車輛進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)建模;2、不需要將駕駛員駕駛行為分為多個(gè)駕駛規(guī)則,而是用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行描述。3、具有良好的通用性,可以直接應(yīng)用于不同的車型而不需要對算法進(jìn)行修改,因而適用性較好。
      但是在文獻(xiàn)4中僅提出了這一理論,沒有公開航向角敏感性函數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg的確定方法,因此無法將該方法應(yīng)用到實(shí)際的車輛轉(zhuǎn)向控制中。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于,提出了一種車輛轉(zhuǎn)向控制的方法,在該方法中引入了航向角敏感函數(shù)λα(α)和側(cè)偏距離敏感函數(shù)gα(α)的確定方法,最終得到精確的轉(zhuǎn)向角,使函數(shù)sigmoid能夠運(yùn)用到實(shí)際的車輛轉(zhuǎn)向控制中。本發(fā)明還提出了對航向角敏感性系數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg進(jìn)行在線調(diào)整的方法,使其根據(jù)車輛的實(shí)際狀況進(jìn)行能夠自適應(yīng)調(diào)整,在使用中不斷優(yōu)化,以達(dá)到更好的轉(zhuǎn)向控制效果。
      對于不同的車輛,不同的駕駛員對航向角變化的敏感性是不同的。反映到模型中就是模型對原點(diǎn)附近的航向角變化敏感性大;而當(dāng)航向角較大時(shí),駕駛員對于航向角變化的敏感降低,在擬人控制模型中表現(xiàn)在離開原點(diǎn)越遠(yuǎn),敏感性越低;同時(shí),不同情況下(如不同類型車輛),模型在原點(diǎn)附近的敏感性也是不同的,而在遠(yuǎn)離原點(diǎn)處,敏感性對于不同車輛變化很小??紤]上述因素,為了模型的敏感性適應(yīng)不同情況,使模型在原點(diǎn)附近具有適當(dāng)(較高)的敏感性,而在遠(yuǎn)離原點(diǎn)處具有適當(dāng)?shù)拿舾行?,根?jù)經(jīng)驗(yàn)構(gòu)造函數(shù)對模型的航向角敏感性進(jìn)行調(diào)節(jié)&lambda;&alpha;(&alpha;)=k&lambda;&CenterDot;&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;/(1+e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;)2+kc]]>同樣道理,側(cè)偏距離敏感性函數(shù)也是用來調(diào)節(jié)不同的側(cè)偏距離上敏感性的大小。但從駕駛員的轉(zhuǎn)向策略可知,側(cè)偏距離對轉(zhuǎn)向角輸出的影響除了受到側(cè)偏距離大小的影響外,還受到航向角的影響,這種影響的特點(diǎn)是隨著航向角的增大,轉(zhuǎn)向角輸出對側(cè)偏距離敏感性降低。為了適應(yīng)不同情況,使擬人模型在原點(diǎn)附近具有適當(dāng)?shù)拿舾行?較高的敏感性),而在遠(yuǎn)離原點(diǎn)處具有較低的敏感性,且對原點(diǎn)處敏感性的調(diào)節(jié)應(yīng)盡量不影響遠(yuǎn)離原點(diǎn)處的敏感性?;谶@些考慮,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)構(gòu)造函數(shù)對模型的側(cè)偏距離敏感性進(jìn)行調(diào)節(jié)g&alpha;(&alpha;)=kg&CenterDot;&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;/(1+e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;)2+kgc]]>
      本發(fā)明所提出的車輛轉(zhuǎn)向控制方法是以汽車在道路上行駛時(shí)的航向角α和側(cè)偏距離le為輸入量,以汽車的前輪轉(zhuǎn)向角y為輸出量,以sigmoid函數(shù)為控制模型的方法,其特征在于,它依次含有在汽車控制器中進(jìn)行的以下步驟(1)從車輛視覺系統(tǒng)獲取汽車行進(jìn)圖像,并將該圖像在汽車的工控機(jī)中進(jìn)行分析,得到汽車的航向角α和側(cè)偏距離le;(2)計(jì)算航向角敏感函數(shù)λα(α)&lambda;&alpha;(&alpha;)=k&lambda;&CenterDot;&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;/(1+e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;)2+kc]]>其中,kλ為航向角敏感性系數(shù),λc為航向角敏感因子,kc為最小航向角敏感因子;(3)利用sigmoid函數(shù)計(jì)算僅有航向角影響時(shí)的前輪轉(zhuǎn)向角fa(a)f&alpha;(&alpha;)=k&alpha;&CenterDot;(1-e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)/(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)]]>其中,ka為航向角比例系數(shù);(4)計(jì)算側(cè)偏距離敏感函數(shù)gα(α)g&alpha;(&alpha;)=kg&CenterDot;&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;/(1+e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;)2+kgc]]>其中,kg為側(cè)偏距離敏感性系數(shù),λg為側(cè)偏距離敏感因子,kgc為最小側(cè)偏距離敏感因子;(5)利用sigmoid函數(shù)計(jì)算僅有側(cè)偏距離影響時(shí)的前輪轉(zhuǎn)向角fle(le)=kle&CenterDot;(1-e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;le)/(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;le)]]>其中,kle是側(cè)偏距離比例系數(shù);(6)計(jì)算車輛當(dāng)前狀態(tài)下的前輪轉(zhuǎn)向角yy=fle(le)+fα(α)(7)將前輪轉(zhuǎn)向角y輸出到車輛轉(zhuǎn)向電機(jī)的控制器,以控制轉(zhuǎn)向。
      (8)返回第(1)步。
      上述公式中,參數(shù)kλ和kg的選取直接關(guān)系到算法在微調(diào)時(shí)的控制效果。本發(fā)明還提出了自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整的方法,可以對上述參數(shù)kλ和kg進(jìn)行自動調(diào)整。其原理如下首先將前m次控制結(jié)果進(jìn)行誤差積累E=12&Sigma;i=1m(tj-i-yj-i)2---8)]]>tj-i在j-i時(shí)刻的目標(biāo)位置。
      yj-i在j-i時(shí)刻的實(shí)際值,也就是在該時(shí)刻的控制器輸出值。
      因?yàn)檗D(zhuǎn)向控制的目的是使車輛中心線與視野參考直線重合,當(dāng)重合時(shí),控制器輸出值就是0,故tj-i恒為0。這樣,式8變?yōu)?
      Ej=12&Sigma;i=1m(yj-i)2---9)]]>對控制器參數(shù)動態(tài)調(diào)整的目的是使控制器輸出誤差E最小。從物理意義上看,當(dāng)車輛運(yùn)動軌跡準(zhǔn)確與參考直線重合時(shí),控制器輸出誤差最小。這里采用負(fù)反饋可以保證誤差E減小,即&Delta;Kj=-&eta;&PartialD;Ej&PartialD;Kj---10)]]>參數(shù)調(diào)整按式(11)進(jìn)行。
      Kj=Kj-1+ΔKj………………………………………………………11)將式9對kλ求導(dǎo)&PartialD;Ej&PartialD;k&lambda;,j=yj-i&CenterDot;yj-i&prime;---12)]]>&PartialD;Ej&PartialD;k&lambda;,j=(f&alpha;(&alpha;)+fle(le))&CenterDot;(df&alpha;(&alpha;)dk&lambda;+dfle(le)dk&lambda;)---13)]]>dfle(le)dk&lambda;=0---14)]]>df&alpha;(&alpha;)dk&lambda;=k&alpha;-2&CenterDot;e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)2&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;)2---15)]]>故有&PartialD;Ej&PartialD;k&lambda;,j=(f&alpha;(&alpha;)+fle(le))&CenterDot;k&alpha;-2&CenterDot;e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)2&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;)2---16)]]>得到參數(shù)kλ的自適應(yīng)調(diào)整算法如下式所示k&lambda;,j=k&lambda;,j-1+&eta;&CenterDot;(f&alpha;(&alpha;)+fle(le))&CenterDot;k&alpha;2&CenterDot;e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)2&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;)2---17)]]>同理可得參數(shù)kg的自適應(yīng)調(diào)整算法如下式所示kg,j=kg,j-1+&eta;&CenterDot;(f&alpha;(&alpha;)+fle(le))&CenterDot;kle2&CenterDot;e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)2&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;)2---18)]]>式(17)(18)中,η是一個(gè)調(diào)整系數(shù),取值范圍(0.1,0.6),它可以調(diào)節(jié)參數(shù)適應(yīng)的快慢程度。這樣,就實(shí)現(xiàn)了擬人轉(zhuǎn)向模型中兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)kλ和kg的自動反饋調(diào)整。
      基于上述原理,本發(fā)明提出了自動調(diào)整參數(shù)kλ和kg的方法,其特征在于,在上述第(7)步之后還含有自適應(yīng)調(diào)整所述航向角敏感性系數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg的步驟,它含有K&lambda;=K&lambda;+&eta;&CenterDot;y&CenterDot;k&alpha;2&CenterDot;e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)2&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;)2]]>Kg=Kg+&eta;&CenterDot;y&CenterDot;kle2&CenterDot;e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)2&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;)2]]>其中η為調(diào)整系數(shù)。
      為了提高調(diào)整航向角敏感性系數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg的精度,本發(fā)明又提出了自適應(yīng)調(diào)整所述航向角敏感性系數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg的進(jìn)一步優(yōu)化的方法,其特征在于,在上述第(7)步之后還含有自適應(yīng)調(diào)整所述航向角敏感性系數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg的步驟,它依次含有(1)將車輛在直線上行駛時(shí)連續(xù)n次所獲得的航向角進(jìn)行累加;將車輛在直線上行駛時(shí)連續(xù)n次計(jì)算得到的轉(zhuǎn)向角進(jìn)行累加;(2)當(dāng)上述轉(zhuǎn)向角的累加值大于設(shè)定的閾值時(shí),分別計(jì)算n次的航向角平均誤差suma和n次的轉(zhuǎn)向角平均誤差sum;(3)將上步計(jì)算得到的suma和sum帶入下式計(jì)算得到kλ和kg;K&lambda;=K&lambda;+&eta;&CenterDot;sum&OverBar;&CenterDot;k&alpha;2&CenterDot;e-&lambda;&alpha;&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;)2&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;c&CenterDot;suma&OverBar;)2]]>Kg=Kg+&eta;&CenterDot;sum&OverBar;&CenterDot;kle2&CenterDot;e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;)2&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;g&CenterDot;suma&OverBar;)2]]>其中η為調(diào)整系數(shù)。
      在該優(yōu)化調(diào)整參數(shù)的步驟中,所述第(1)步中,當(dāng)航向角α<2°時(shí),認(rèn)為車輛行駛在直線道路上。所述第(1)步中,n值至少為20次。所述第(2)步中,當(dāng)n次轉(zhuǎn)向角的累加達(dá)到至少15°時(shí),分別計(jì)算n次的航向角平均誤差suma和n次的轉(zhuǎn)向角平均誤差sum。
      實(shí)驗(yàn)證明,本發(fā)明能夠精確的控制轉(zhuǎn)向角的輸出,并且適應(yīng)性強(qiáng),能夠適應(yīng)不同的車型,達(dá)到了預(yù)期的目的。


      圖1,sigmoid函數(shù)曲線圖;圖2,車輛的航向角與側(cè)偏距離示意圖;圖3,本發(fā)明的實(shí)施的軟件流程圖;圖4,自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)kλ和kg的子流程圖。
      圖5,本發(fā)明的仿真效果圖。
      具體實(shí)施例方式結(jié)合

      本發(fā)明的具體實(shí)施方式

      見圖3所示的軟件流程圖首先初始化給定以下參數(shù)航向角敏感性系數(shù)初始值kλ,其范圍為0.2~0.4;航向角敏感因子λc,其范圍為2.4~8.0;最小航向角敏感因子kc,其范圍為0.2-0.4;側(cè)偏距離敏感性系數(shù)初始值kg,其范圍為0.2~0.4;側(cè)偏距離敏感因子λg,其范圍為0.8~2.9;最小側(cè)偏距離敏感因子kgc,其范圍為0.2~0.4;航向角比例系數(shù)kle,小于車輛最大前輪轉(zhuǎn)向角(最大前輪轉(zhuǎn)向角由廠商提供);側(cè)偏距離比例系數(shù)kα,小于車輛最大前輪轉(zhuǎn)向角(最大前輪轉(zhuǎn)向角由廠商提供);調(diào)整系數(shù)η,其范圍為(0.1,0.6)各變量計(jì)數(shù)器count=0;轉(zhuǎn)向角累加值sum;航向角累加值suma;連續(xù)累加的次數(shù)n;平均轉(zhuǎn)向角sum;平均航向角suma;下一步通過車載視覺系統(tǒng)獲取車輛行走圖像,在工控機(jī)中算出航向角和側(cè)偏距離;然后計(jì)算航向角和側(cè)偏距離敏感函數(shù)λα(α)和gα(α),以及僅有航向角影響時(shí)的前輪轉(zhuǎn)角、僅有側(cè)偏距離影響時(shí)的前輪轉(zhuǎn)角,最后二者的疊加得到應(yīng)輸出的前輪轉(zhuǎn)角y,并將該y值輸出到車載轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
      在計(jì)算過程中,可以對航向角敏感性系數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整,本實(shí)施例采用的是優(yōu)化方案,見圖4所示的自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)kλ和kg的子流程圖其中,α<2°表示航向角α小于2度時(shí)可認(rèn)為車輛行駛在直線道路上,對參數(shù)調(diào)節(jié)效果較好;Count>20表示至少連續(xù)20次誤差累積,以減少干擾信號的影響;Sum>15表示累積誤差要大于一定值時(shí)才有必要進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié);進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算公式如下
      K&lambda;=K&lambda;+&eta;&CenterDot;sum&OverBar;&CenterDot;k&alpha;2&CenterDot;e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;)2&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;c&CenterDot;suma&OverBar;)2]]>Kg=Kg+&eta;&CenterDot;sum&OverBar;&CenterDot;kle2&CenterDot;e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;)2&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;g&CenterDot;suma&OverBar;)2]]>將參數(shù)kλ和kg進(jìn)行完調(diào)節(jié)后,返回主程序的第(1)步。
      本發(fā)明在以下參數(shù)條件下進(jìn)行了仿真kλ=0.4; 航向角敏感性系數(shù)λc=4.0; 航向角敏感因子kc=0.4; 最小航向角敏感因子kg=0.3; 側(cè)偏距離敏感性系數(shù)λg=2.9; 側(cè)偏距離敏感因子kgc=0.25;最小側(cè)偏距離敏感因子kle=1; 假設(shè)車輛最大前輪轉(zhuǎn)角為2。
      kα=1; 假設(shè)車輛最大前輪轉(zhuǎn)角為2η=0.3調(diào)整系數(shù)仿真結(jié)果如圖6,圖中,水平軸分別代表輸入?yún)?shù)航向角和側(cè)偏距離,Z軸代表模型的輸出結(jié)果即轉(zhuǎn)向角。仿真時(shí),航向角輸入范圍從-6度到6度,側(cè)偏距離輸入范圍從-25m到25m,輸出結(jié)果在-2到2之間。從曲面趨勢可以看到,超過一定值之后,隨著兩個(gè)輸入?yún)?shù)值的增加,輸出轉(zhuǎn)向角幾乎不變;在航向角與位置偏差較小時(shí),曲面變化率很大,這反應(yīng)出控制模型對于原點(diǎn)處的變化反應(yīng)靈敏,而這正是控制器設(shè)計(jì)所希望得到的結(jié)果。
      本發(fā)明還在捷達(dá)王轎車上實(shí)驗(yàn),該車安裝的視覺系統(tǒng)為三星SR-100APKS1型CCD攝像機(jī),用來獲得道路的圖像,大恒CG300型圖像卡對圖像進(jìn)行數(shù)字化并輸出到研祥IPC-6808型工控機(jī)(計(jì)算機(jī)),工控機(jī)進(jìn)行圖像處理可得到擬人控制模型所需要的參數(shù)α和le。該工控機(jī)在獲得這些參數(shù)后利用本發(fā)明所述方法進(jìn)行控制,得到車輛的轉(zhuǎn)向角,該轉(zhuǎn)向角通過研祥公司的ISA-HG16AD型I/O接口卡輸出到步進(jìn)電機(jī)控制器,進(jìn)而驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方向盤,從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作。
      權(quán)利要求
      1.一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法,是以汽車在道路上行駛時(shí)的航向角α和側(cè)偏距離le為輸入量,以汽車的前輪轉(zhuǎn)向角y為輸出量,以sigmoid函數(shù)為控制模型的方法,其特征在于,它依次含有在汽車控制器中進(jìn)行的以下步驟(1)從車輛視覺系統(tǒng)獲取汽車行進(jìn)圖像,并將該圖像在汽車的工控機(jī)中進(jìn)行分析,得到汽車的航向角α和側(cè)偏距離le;(2)計(jì)算航向角敏感函數(shù)λα(α)&lambda;&alpha;(&alpha;)=k&lambda;&CenterDot;&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;/(1+e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;)2+kc]]>其中,kλ為航向角敏感性系數(shù),λc為航向角敏感因子,kc為最小航向角敏感因子;(3)利用sigmoid函數(shù)計(jì)算僅有航向角影響時(shí)的前輪轉(zhuǎn)向角fa(a)f&alpha;(&alpha;)=k&alpha;&CenterDot;(1-e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)/(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)]]>其中,ka為航向角比例系數(shù);(4)計(jì)算側(cè)偏距離敏感函數(shù)gα(α)g&alpha;(&alpha;)=kg&CenterDot;&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;/(1+e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;)2+kgc]]>其中,kg為側(cè)偏距離敏感性系數(shù),λg為側(cè)偏距離敏感因子,kgc為最小側(cè)偏距離敏感因子;(5)利用sigmoid函數(shù)計(jì)算僅有側(cè)偏距離影響時(shí)的前輪轉(zhuǎn)向角fle(le)=kle&CenterDot;(1-e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;le)/(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;le)]]>其中,kle是側(cè)偏距離比例系數(shù);(6)計(jì)算車輛當(dāng)前狀態(tài)下的前輪轉(zhuǎn)向角yy=fle(le)+fα(α)(7)將前輪轉(zhuǎn)向角y輸出到車輛轉(zhuǎn)向電機(jī)的控制器,以控制轉(zhuǎn)向。(8)返回第(1)步。
      2.如權(quán)利要求1所述的一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法,其特征在于,在上述第(7)步之后還含有自適應(yīng)調(diào)整所述航向角敏感性系數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg的步驟,它含有K&lambda;=K&lambda;+&eta;&CenterDot;y&CenterDot;k&alpha;2&CenterDot;e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)2&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;c&CenterDot;&alpha;)2]]>Kg=Kg+&eta;&CenterDot;y&CenterDot;kle2&CenterDot;e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;&alpha;)2&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;(1+e-&lambda;g&CenterDot;&alpha;)2]]>其中η為調(diào)整系數(shù)。
      3.如權(quán)利要求1所述的一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法,其特征在于,在上述第(7)步之后還含有自適應(yīng)調(diào)整所述航向角敏感性系數(shù)kλ和側(cè)偏距離敏感性系數(shù)kg的步驟,它依次含有(1)將車輛在直線上行駛時(shí)連續(xù)n次所獲得的航向角進(jìn)行累加;將車輛在直線上行駛時(shí)連續(xù)n次計(jì)算得到的轉(zhuǎn)向角進(jìn)行累加;(2)當(dāng)上述轉(zhuǎn)向角的累加值大于設(shè)定的閾值時(shí),分別計(jì)算n次的航向角平均誤差suma和n次的轉(zhuǎn)向角平均誤差sum;(3)將上步計(jì)算得到的suma和sum帶入下式計(jì)算得到kλ和kg;K&lambda;=K&lambda;+&eta;&CenterDot;sum&OverBar;&CenterDot;k&alpha;2&CenterDot;e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;)2&lambda;c&CenterDot;e-&lambda;c&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;c&CenterDot;suma&OverBar;)2]]>Kg=Kg+&eta;&CenterDot;sum&OverBar;&CenterDot;kle2&CenterDot;e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-g&alpha;(&alpha;)&CenterDot;suma&OverBar;)2&lambda;g&CenterDot;e-&lambda;g&CenterDot;suma&OverBar;(1+e-&lambda;g&CenterDot;suma&OverBar;)2]]>其中η為調(diào)整系數(shù)。
      4.如權(quán)利要求3所述的一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法,其特征在于,所述第(1)步中,當(dāng)航向角a<2°時(shí),認(rèn)為車輛行駛在直線道路上。
      5.如權(quán)利要求3所述的一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法,其特征在于,所述第(1)步中,n值至少為20次。
      6.如權(quán)利要求3所述的一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法,其特征在于,所述第(2)步中,當(dāng)n次轉(zhuǎn)向角的累加達(dá)到至少15°時(shí),分別計(jì)算n次的航向角平均誤差suma和n次的轉(zhuǎn)向角平均誤差sum。
      全文摘要
      一種車輛轉(zhuǎn)向控制方法屬于車輛行駛信息處理技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于,它在使用函數(shù)sigmoid來控制車輛轉(zhuǎn)向的方法中引入了航向角敏感函數(shù)λ
      文檔編號B62D6/00GK1539694SQ20031010304
      公開日2004年10月27日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
      發(fā)明者徐友春, 李克強(qiáng), 連小珉 申請人:清華大學(xué)
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