车辆横纵向协同控制方法、装置、车辆及存储介质与流程

本申请涉及车辆控制，更具体地，涉及一种车辆横纵向协同控制方法、装置、车辆及存储介质。

背景技术：

1、目前横纵向模型预测控制(model predictive control，mpc)是自动驾驶领域的主要算法之一，mpc控制主要是根据预测模型来预测一段时间内(即预测时域和控制时域)的系统输出，在各种约束条件下，通过求解目标函数得到控制时域内的控制量序列，然后将控制时域的第一个值作为当前输出值作用于控制对象，下一个周期重复上述过程，滚动完成一个个带约束的优化问题，从而实现对车辆横纵向的持续控制。

2、由于大多数控制系统的动态响应及反馈过程都存在时滞，它的存在将使控制量一段时间后才反应到被控对象上且控制过程使用的反馈误差是一段时间前的，从而增大控制系统的上升时间和超调量，影响控制性能和稳定性。时滞时间与系统时间常数比大于0.5时，系统会产生振荡和不稳定。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提出了一种车辆横纵向协同控制方法、装置、车辆及存储介质。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种车辆横纵向协同控制方法，所述方法包括：获取目标车辆的车辆参数信息、目标轨迹以及所述目标车辆沿所述目标轨迹行驶过程中位姿信息和状态信息；根据所述车辆参数信息、所述目标轨迹、所述位姿信息以及状态信息，计算前馈加速度与前馈方向盘转角；基于滞环控制器获取预测状态误差，基于所述预测状态误差以及当前时刻对所述目标车辆采样获取的当前实际的状态误差，将所述预测状态误差与所述当前实际的状态误差进行融合，得到融合后的状态误差；基于所述融合后的状态误差进行mpc反馈计算，得到反馈加速度与反馈方向盘转角，其中，所述mpc反馈计算时预测模型为基于所述预测状态误差与所述当前实际的状态误差的差值更新后的预测模型；根据所述反馈加速度与反馈方向盘转角以及所述前馈加速度与前馈方向盘转角，计算目标加速度以及目标方向盘转角；根据所述目标加速度以及目标方向盘转角对所述目标车辆进行横纵向控制。

3、第二方面，本申请实施例提供了一种车辆横纵向协同控制装置，所述装置包括：信息获取模块，用于获取目标车辆的车辆参数信息、目标轨迹以及所述目标车辆沿所述目标轨迹行驶过程中位姿信息和状态信息；前馈数据获取模块，用于根据所述车辆参数信息、所述目标轨迹、所述位姿信息以及状态信息，计算前馈加速度与前馈方向盘转角；融合后的状态误差获取模块，用于基于滞环控制器获取预测状态误差，基于所述预测状态误差以及当前时刻对所述目标车辆采样获取的当前实际的状态误差，将所述预测状态误差与所述当前实际的状态误差进行融合，得到融合后的状态误差；反馈数据获取模块，用于基于所述融合后的状态误差进行mpc反馈计算，得到反馈加速度与反馈方向盘转角，其中，所述mpc反馈计算时预测模型为基于所述预测状态误差与所述当前实际的状态误差的差值更新后的预测模型；目标数据获取模块，用于根据所述反馈加速度与反馈方向盘转角以及所述前馈加速度与前馈方向盘转角，计算目标加速度以及目标方向盘转角；横纵向控制模块，用于根据所述目标加速度以及目标方向盘转角对所述目标车辆进行横纵向控制。

4、第三方面，本申请实施例提供了一种车辆，包括：一个或多个处理器；存储器；一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于执行上述第一方面提供的车辆横纵向协同控制方法。

5、第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读取存储介质，所述计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行上述第一方面提供的车辆横纵向协同控制方法。

6、本申请提供的方案，在预测模型中加入了滞环控制器采集的系统时滞，通过带有系统时滞的预测状态误差对模型方程进行更新，以使预测模型的模型方程能够适应不断变换的模型参数，并且，预测模型还根据融合有系统时滞的预测状态误差以及实际状态误差的融合后状态误差计算反馈过程中的反馈加速度以及反馈方向盘转角，并与前馈系统的前馈加速度以及前馈方向盘转角共同作用于车辆系统，获取目标加速度以及目标方向盘转角从而实现对车辆系统的横纵向控制，在横纵向控制过程中，避免了系统中纯滞后特性，进一步提高了系统的稳定性。

技术特征：

1.一种车辆横纵向协同控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于滞环控制器获取预测状态误差，包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将所述预测状态误差与所述当前实际的状态误差进行融合，得到融合后的状态误差，包括：

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预测模型的更新，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预测模型为车辆动力学误差模型。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述融合后的状态误差进行mpc反馈计算，得到反馈加速度与反馈方向盘转角，包括：

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述车辆参数信息包括轴距、质量、前后轴到质心的距离以及前后轴单侧轮的侧偏刚度，所述状态信息包括当前位置信息，所述根据所述车辆参数信息、所述目标轨迹、所述位姿信息以及状态信息，计算前馈加速度与前馈方向盘转角，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述目标车辆当前位置在所述目标轨迹上对应的曲率进行曲率补偿计算，获得所述前馈方向盘转角，包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标车辆的位姿信息，对所述目标车辆的当前坡度进行坡度补偿计算，获得所述前馈加速度，包括：

10.一种车辆横纵向协同控制装置，其特征在于，所述装置包括：

11.一种车辆，其特征在于，包括：

12.一种计算机可读取存储介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如权利要求1-9任一项所述的方法。

技术总结
本申请公开了一种车辆横纵向协同控制方法、装置、车辆及存储介质，该车辆横纵向协同控制方法包括：根据车辆参数信息、目标轨迹、位姿信息以及信息，计算前馈加速度与前馈方向盘转角；基于滞环控制器获取的预测状态误差以及当前时刻对目标车辆采样获取的当前实际的状态误差，将预测状态误差与当前实际的状态误差进行融合；基于融合后的状态误差进行MPC反馈计算，得到反馈加速度与反馈方向盘转角；根据反馈加速度与反馈方向盘转角以及前馈加速度与前馈方向盘转角对目标车辆进行横纵向控制。带有系统时滞的反馈加速度以及反馈方向盘转角，与前馈加速度以及前馈方向盘转角共同作用于车辆系统，避免了系统中纯滞后特性，进一步提高了系统的稳定性。

技术研发人员：严亮,王玉龙,黄明亮,姜山,谢延鹏,罗婳
受保护的技术使用者：广州汽车集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23