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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明属于汽车自动驾驶技术领域，尤其为一种基于全向移动车辆多行驶模式的自动驾驶轨迹跟踪控制方法，包括以下步骤：S1、设计四轮转向模式轨迹跟踪控制器；S2、设计原地转向轨迹跟踪控制器；S3、设计斜行模式轨迹跟踪控制器；建立轨迹信息，进行斜行和与原地转向模式切换测试，进行斜行和原地转向模式切换测试。本发明通过有限状态机所实现的自动驾驶行驶模式的切换逻辑，可以在中低速工况下实现全向移动车辆根据上层规划层的需要自动切换到适当的行驶模式，从而进行高精度曲线的跟踪，具有现实意义。

主权项：1.一种基于全向移动车辆多行驶模式的自动驾驶轨迹跟踪控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、设计四轮转向模式轨迹跟踪控制器；S2、设计原地转向轨迹跟踪控制器；S3、设计斜行模式轨迹跟踪控制器；S4、建立轨迹信息，进行斜行和原地转向模式切换测试；所述四轮转向模式轨迹跟踪控制器包括横向控制器的设计和纵向控制器的设计，横向控制器的设计和纵向控制器的设计具体如下：横向控制器的设计：由四轮转向车辆二自由度动力学模型： ； ； ，；其中为质心纵向车速，为质心侧偏角，为前轴侧偏刚度，为后轴侧偏刚度，为前轮转角，为后轮转角，a为质心到前轴的距离，b为质心到后轴的距离，为质心侧向车速，为比例系数，为绕z轴的转动惯量，为横摆角速度；由以零化质心侧偏角为目标可得到： ；代入跟踪误差模型得： ； ； ； ； ；其中为横向误差，为航向角误差，为横摆角，为目标航向角；代入可得四轮转向模式的控制状态空间矩阵 ；A=；B=，，；根据LQR原理：对于一个n阶线性控制对象，寻求最优控制ut，使性能指标J达到极小值： ；等号右端第一项代表着在给定的目标时刻时，系统的最终状态与期望状态的接近程度；等号右端积分中代表着在系统的控制过程中系统实际状态与所期望的状态二者的误差；积分第二项表示对于控制系统总能量的限制；基于李雅普诺夫稳定性定理得到黎卡提方程： ；故线性二次型控制的最优状态反馈增益K与最优控制输入u表示为： ； ；纵向控制器的设计：PID控制器：；其中为比例系数，为积分项系数，为微分项系数；PID控制器：，其中为比例系数，为积分项系数，为微分项系数；阿克曼转向分配前后轮转角：当车辆处于四轮转向模式： ； ； ； ；转向半径；其中，为前后轮车轮转角，为轮距；所述原地转向轨迹跟踪控制器的设计包括：横向控制：定转角控制： ；其中T为轮距的一半；横摆控制器： ；输入为横摆角速度误差和横摆角误差补偿量，输出为横摆角加速度；所述斜行模式轨迹跟踪控制器的设计包括：横向控制：利用车辆当前定位航向角和参考线轨迹的航向做差就是车轮转角量，这里 ，即前后轮转角相等；纵向控制： ；输入为车辆坐标系下横纵向速度误差，输出为目标横纵向加速度。

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