一种应用于紧急车道保持的横向自适应控制方法及装置与流程

本发明属于车辆控制，具体涉及一种应用于紧急车道保持的横向自适应控制方法及装置。

背景技术：

1、紧急车道保持(emergency lane keeping，elk)功能是通过摄像头和雷达对车道线、车道边缘、对向来车和后向来车进行检测，在可调时速范围内，提前为驾驶员提供方向盘转向控制。紧急车道保持功能的一个场景是自车向左侧偏出车道，在左侧有对向来车且有碰撞风险时，对自车进行横向控制，将自车保持在车道内。

2、目前，紧急车道保持功能的各项控制参数多由人工进行多次标定，然后统一应用于所有车辆。然而在实际使用过程中，实际扰动或执行器偏差会造成预先人工标定不能覆盖的场景，因此使用固化的控制参数对实际扰动和机械偏差存在着适应性差的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种应用于紧急车道保持的横向自适应控制方法及装置，以解决紧急车道保持功能使用固化的控制参数对实际扰动和机械偏差造成的适应性差的问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种应用于紧急车道保持的横向自适应控制方法，该方法包括：

3、确定紧急车道保持功能激活；

4、获取车辆的横摆角速度并对其进行积分得到横摆角，将横摆角输入至横摆角pid控制器得到第一转角；

5、确定车辆的航向角，将航向角输入至自适应pid控制器得到第二转角；

6、将第一转角与第二转角叠加并限幅得到目标转角，将目标转角输出给车辆转向机构控制车辆转向；

7、确定自适应控制参数的调整条件满足，参数观测器获取车辆实际响应转角、侧向速度以及方向盘扭矩，根据车辆实际响应转角、侧向速度以及方向盘扭矩自适应调整自适应pid控制器的控制参数。

8、进一步的，紧急车道保持功能的激活条件包括：

9、自车与车道形成向左的航向夹角；

10、自车的左边沿到达自车偏离出自车道时的最早激活线；

11、自车与对向来车的碰撞时间达到预设碰撞时间阈值；

12、当以上三个条件全部满足时，紧急车道保持功能激活。

13、进一步的，确定车辆的航向角，包括：

14、根据当前车速和预设预瞄时间确定预瞄距离；

15、根据预瞄距离和当前车辆朝向确定预瞄点；

16、根据预瞄点，确定预瞄点距离自车所在车道中心线的横向距离；

17、所述横向距离除以所述预瞄距离，即为车辆的航向角。

18、进一步的，横摆角pid控制器和自适应pid控制器的控制参数的标定方法如下：

19、依据典型的测试场景，即：方向盘处于零位回正状态，车辆与左侧车道线形成固定的夹角，此时自车对左侧车道线的侧向速度为定值，同时自车在最早激活线的位置对对向来车的碰撞时间达到预设碰撞时间阈值；

20、此时将自车拉回自车道，在拉回过程中自车不超过性能指标线；所述性能指标线为典型工况的最大偏出距离。

21、进一步的，确定自适应控制参数的调整条件满足，包括：

22、确定自车与对向来车的碰撞时间；

23、确定自车与最早激活线的第二距离；

24、确定自车与性能指标线的第三距离；

25、确定自车已与车道形成向左的航向夹角；

26、当自车与对向来车的碰撞时间未达到预设碰撞时间阈值时，没有碰撞风险，紧急车道保持功能不激活，调整条件不满足；

27、当自车与对向来车的碰撞时间达到预设碰撞时间阈值，且第二距离小于第二预设激活距离阈值时，紧急车道保持功能激活，但调整条件不满足；

28、当自车与对向来车的碰撞时间达到预设碰撞时间阈值，第二距离大于第二预设激活距离阈值，且第三距离大于第三预设激活距离阈值时，紧急车道保持功能激活，调整条件满足；

29、当自车与对向来车的碰撞时间达到预设碰撞时间阈值，第二距离大于第二预设激活距离阈值，且第三距离小于第三预设激活距离阈值时，紧急车道保持功能激活，但调整条件不满足。

30、进一步的，根据自车与对向来车的相对距离和相对速度，确定自车与对向来车的碰撞时间；根据自车与左侧车道线的距离、自车的车宽和最早激活线与左侧车道线的距离，确定自车与最早激活线的第二距离；根据自车与左侧车道线的距离、自车的车宽和性能指标线与左侧车道线的距离，确定自车与性能指标线的第三距离。

31、进一步的，根据车辆实际响应转角、侧向速度以及方向盘扭矩自适应调整自适应pid控制器的控制参数，包括：

32、将自适应pid控制器的比例参数与权重参数相乘，再与补偿参数相加，得到新的比例参数；其中，所述权重参数和所述补偿参数可自适应调整；

33、所述权重参数和所述补偿参数的自适应调整方法如下：

34、获取请求转角曲线、正常响应转角曲线和实际响应转角曲线，并确定请求转角最大值；

35、根据请求转角曲线、正常响应转角曲线和实际响应转角曲线，确定正常响应时间、实际响应时间以及实际响应转角最大值；

36、①当实际响应时间与正常响应时间的差值大于预设时间阈值时，计数器加第一次数；

37、②当实际响应转角最大值小于请求转角最大值，且二者之差大于预设转角阈值时，计数器加第一次数；

38、③在出现①和②的情况下，当当前方向盘扭矩与当前转角方向相反，且当前方向盘扭矩大于预设扭矩阈值时，计数器加第二次数；所述第二次数大于所述第一次数；

39、当出现以上三种情况时进行计时，若在设定时间内计数器增加的次数超过预设次数阈值，则增大所述权重参数和所述补偿参数，从而增大比例参数。

40、进一步的，该方法还包括：

41、若计数器增加的次数超过预设次数阈值，则增大限幅的限值。

42、进一步的，该方法还包括：

43、获取标定时的侧向速度变化图以及侧向距离变化图；

44、确定实际的侧向速度变化图以及侧向距离变化图；

45、在相同的侧向距离时，若实际的侧向速度大于标定时的侧向速度，且实际的侧向速度变化率小于预设变化率阈值，则直接增大所述权重参数；

46、当所述权重参数增大之后，若实际响应时间与正常响应时间的差值小于预设时间阈值，且实际响应转角最大值与请求转角最大值之差小于预设转角阈值，且实际的侧向速度变化率变大，使自车不超过性能指标线时，则停止所有调整。

47、按照本发明的第二方面，提供了一种用于实现上述中任意一项所述的应用于紧急车道保持的横向自适应控制方法的应用于紧急车道保持的横向自适应控制装置，该装置包括：

48、横摆角pid控制器，用于根据横摆角得到第一转角；

49、自适应pid控制器，用于根据航向角得到第二转角；

50、限幅模块，用于将第一转角与第二转角叠加并限幅得到目标转角；

51、车辆转向机构，用于根据目标转角控制车辆转向；

52、以及参数观测器，用于获取车辆实际响应转角、侧向速度以及方向盘扭矩，并根据车辆实际响应转角、侧向速度以及方向盘扭矩自适应调整自适应pid控制器的控制参数。

53、按照本发明的第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述中任意一项所述方法的步骤。

54、按照本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任意一项所述方法的步骤。

55、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

56、本发明通过横摆角pid控制器得到第一转角，通过自适应pid控制器得到第二转角，然后将第一转角与第二转角叠加并限幅得到目标转角，将目标转角输出给车辆转向机构控制车辆转向，以实现紧急车道保持的横向控制；此外，在确定自适应控制参数的调整条件满足时，利用参数观测器获取车辆实际响应转角、侧向速度以及方向盘扭矩，并根据车辆实际响应转角、侧向速度以及方向盘扭矩自适应调整自适应pid控制器的控制参数，解决紧急车道保持功能使用固化的控制参数对实际扰动和机械偏差造成的适应性差的问题，补偿可能由于实际扰动或执行器偏差造成的预先人工标定不能覆盖的场景，无需人工进行多次标定。