利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2022105087237
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种区间二型模糊逻辑的智能车辆轨迹跟踪控制系统,其特征在于:包括车辆视觉传感器单元、航向偏差计算单元、横向偏差计算单元、区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器、整车控制器VCU和车辆转向操纵单元,所述车辆视觉传感器单元分别与航向偏差计算单元、横向偏差计算单元连接,所述航向偏差计算单元、横向偏差计算单元均与区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器连接,所述区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器与整车控制器VCU连接,所述整车控制器VCU与车辆转向操纵单元连接,所述车辆转向操纵单元与转向车轮连接;

所述车辆视觉传感器单元利用车载摄像头装置拍摄车辆前进方向路面情况的图像;所述区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器包括模糊化单元、模糊推理单元、模糊规则单元、模糊降型单元和解模糊化单元,所述航向偏差计算单元和横向偏差计算单元均与模糊化单元连接,模糊化单元与模糊推理单元连接,模糊规则单元与模糊推理单元连接,模糊推理单元与模糊降型单元连接,模糊降型单元与解模糊化单元连接,解模糊化单元与整车控制器VCU连接;

所述车辆视觉传感器单元将拍摄到的路面情况图像分别输入到航向偏差计算单元和横向偏差计算单元,航向偏差计算单元输出车辆实际轨迹与理想轨迹之间的航向偏差εL,横向偏差计算单元输出车辆实际轨迹与理想轨迹之间的横向偏差yL,航向偏差计算单元、横向偏差计算单元分别将航向偏差εL、横向偏差yL输入到区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器中的模糊化单元,模糊化单元将模糊化后的航向偏差εL、横向偏差yL输入到模糊推理单元,模糊推理单元输出区间二型模糊集合输出,模糊推理单元将区间二型模糊集合输出输入到模糊降型单元,模糊降型单元输出一型模糊集合输出并将其输入到解模糊化单元,解模糊化单元输出转向角δ到整车控制器VCU,整车控制器VCU根据转向角δ数值控制车辆转向操纵单元实施转向操作至转向车轮。

2.一种区间二型模糊逻辑的智能车辆轨迹跟踪控制方法,其特征在于:包括权利要求1所述的智能车辆轨迹跟踪控制系统,所述控制方法包括以下步骤:首先判断是否开启车辆轨迹跟踪控制功能,若不需要则不进行车辆轨迹跟踪控制功能;若需要开启车辆轨迹跟踪控制功能,则进行车辆轨迹跟踪控制,车辆视觉传感器单元通过智能车辆搭载的摄像头拍摄车辆前进方向的路面情况图像,并将所拍摄的图像分别传送到航向偏差计算单元和横向偏差计算单元,航向偏差计算单元和横向偏差计算单元分别计算车辆实际轨迹与理想轨迹之间的航向偏差εL、横向偏差yL;区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器基于区间二型模糊逻辑经过模糊化、模糊推理、模糊降型、解模糊化四个步骤计算得到转向角δ,整车控制器VCU根据转向角δ的数值控制车辆转向操纵单元工作,控制转向车轮产生相应的转向角来实现轨迹跟踪功能,直至车辆轨迹跟踪控制功能退出工作。

3.如权利要求2所述的一种区间二型模糊逻辑的智能车辆轨迹跟踪控制方法,其特征在于:所述区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器的设计步骤如下:(1)确定区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器类型

选用Mamdani型区间二型模糊逻辑控制器;

(2)确定区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器类型的输入、输出变量及各个变量对应的论域、模糊集合、隶属度函数形状轨迹跟踪控制的目的是让控制点跟踪给定时刻对应的沿期望轨迹运动的移动目标轨迹点,因此以横向偏差yL、航向偏差εL作为控制器的输入量,转向车轮的转向角δ作为控制器的输出量,规定车辆位于道路中心线右侧时,横向偏差为正,反之为负;航向偏差顺时针为正,逆时针为负;转向角δ在转向车轮右转为正,左转为负;横向偏差yL、航向偏差εL、转向车轮的转向角δ的论域范围均为(‑3,3),横向偏差yL、航向偏差εL、转向车轮的转向角δ的模糊集合 为:式中,x1表示横向偏差yL经模糊化后映射到论域中的主变量,X1表示表示x1的论域,表示x1的主隶属度,x2表示航向偏差εL经模糊化后映射到论域中的主变量,X2表示x2的论域,表示x2的主隶属度,y表示转向车轮的转向角δ映射在模糊论域中的主变量,Y表示表示y的论域,Jy表示y的主隶属度,u表示次变量,NB代表负大,NM代表负中,NS代表负小,ZE代表零,PS代表正小,PM代表正中,PB代表正大;m=1,2,……,7;n=1,2,……,7;k=1,2,……,

7;

输入、输出变量各个模糊子集的上隶属度函数UMF、下隶属度函数LMF均选择高斯型隶属度函数,表达式如下:式中,x表示输入变量,表示次变量的上界,u表示次变量的下界,c为高斯型隶属度函数的均值下界, 为高斯型隶属度函数的均值上界,ζ为高斯型隶属度函数的标准差;

(3)确定区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器模糊控制规则

区间二型模糊逻辑车辆轨迹跟踪控制器单个输入变量的模糊集合数各为7个,设定区间二型模糊逻辑中共有规则数M=49条,其中第i条规则 为:如果横向偏差yL是区间二型模糊集合 并且航向偏差εL是区间二型模糊集合 则输出转向车轮的转向角δ为区间二型模糊集合 其中,i=1,2,……,49;

(4)计算区间二型模糊逻辑轨迹跟踪控制器模糊规则激活度区间

输入变量经过隶属度函数层模糊化后得到变量的隶属度区间

激励层中每个节点代表一条模糊规则,利用乘法t‑norm规则计算每条规则

激活度区间Fi(x1,x2):

式中,fi为第i条规则的激活度区间下界, 为第i条规则的激活度区间上界,×表示乘法t‑范数;计算出激活度区间后融合规则后件模糊集合,得到区间二型模糊集合输出;

(5)模糊降型

对得到的区间二型模糊集合输出进行模糊降型,用于计算最终输出转向车轮的转向角δ,降型方法采用EKM算法,该层的输出公式如下:Ycos(X)=[δl,δr]                           (5)式中,a,b分别为区间二型模糊集合输出论域的上界和下界,δl为区间二型模糊集合降型输出左端点,δr为区间二型模糊集合降型输出右端点,L为EKM算法左转折点,R为EKM算法右转折点;

(6)解模糊化

解模糊化采用均值法,解模糊化计算公式如下: