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極限工況下的無(wú)人駕駛路徑跟蹤 | 斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)最新研究成果

2018-09-26 23:56:49·  來(lái)源：集成與控制研究室 同濟(jì)智能汽車研究所  
　
4、極限工況下的路徑跟蹤
 
A．極限工況下的側(cè)偏角控制方法
 
圖 6分別指出在不考慮縱向滑移率以及路面附著系數(shù)估計(jì)值等于實(shí)際值或相差20%的條件下，側(cè)向力和輪胎側(cè)偏角之間的關(guān)系曲線。同時(shí)還標(biāo)出了相應(yīng)的峰值側(cè)偏角。
 
通過(guò)在線估計(jì)路面附著系數(shù)和公式(5)，可以計(jì)算得到峰值側(cè)偏角作為轉(zhuǎn)角控制的目標(biāo)以實(shí)現(xiàn)輪胎附著能力的最大化利用?？紤]實(shí)際路面估計(jì)精度的限值，當(dāng)路面附著系數(shù)高估了20%的時(shí)候，由于輪胎曲線的特性，即使輪胎處于較大的側(cè)偏角下依然能夠產(chǎn)生最大的側(cè)向力。當(dāng)附著系數(shù)低估20%的時(shí)候，輪胎側(cè)偏角的峰值點(diǎn)被低估了約1.6度，可是此時(shí)的輪胎力僅僅下降了0.8%。
 
圖 6表明，在一個(gè)相對(duì)較大范圍內(nèi)的側(cè)偏角，輪胎的側(cè)向力都比較接近峰值點(diǎn)。因此，在極限工況下，基于輪胎側(cè)偏角設(shè)計(jì)的控制器比一般基于精確的最大速度限值的控制系統(tǒng)對(duì)路面附著系數(shù)的估計(jì)精度要求更低，而且性能要求也比較合適。
 
B．在線估計(jì)路面附著系數(shù)
 
Ray[5]-[9]指出，貝葉斯假設(shè)測(cè)試算法能夠在車輛的操縱極限工況下提供一個(gè)實(shí)時(shí)的路面附著系數(shù)估計(jì)結(jié)果。事實(shí)證明，由于前后軸輪胎力產(chǎn)生的橫擺力矩以及試驗(yàn)車輛上安裝了不可控的主動(dòng)制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)，不能準(zhǔn)確地獲取輪胎力。然而，通過(guò)引入拓展卡爾曼濾波的估計(jì)器，通過(guò)測(cè)量車輛的速度、加速度、姿態(tài)角和角速度，能夠很好地估計(jì)出作用在車輛上的外力和外力矩。
 
接下來(lái)，在估計(jì)器的第二部分引入了車輛的單軌模型假設(shè)。通過(guò)估計(jì)的合力以及單軌模型中前后軸輪胎力的靜態(tài)關(guān)系，即使在不完全平整的路面上也能夠得到滿足穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向工況下附著系數(shù)估計(jì)要求的輪胎力。前后軸的路面附著情況假設(shè)一致，并且通過(guò)估計(jì)的側(cè)向力和合力最終得到附著系數(shù)的估計(jì)結(jié)果。
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