1.一种面向铰接式车辆的泊车轨迹规划和跟踪控制方法,其特征在于,包括:S1:构建铰接车运动学模型和跟踪偏差模型;
S2:根据铰接车运动学模型和跟踪偏差模型,设计不确定非线性系统;
S3:根据不确定非线性系统,构建目标函数和约束函数,得到不确定非线性系统最优化问题描述;
不确定非线性系统最优化问题描述为:
其中,ωi表示第i种泊车场景的目标权重,Ji表示第i种泊车场景的目标,I表示场景树分支取值范围,N表示泊车场景数量, 表示铰接车在第j种泊车场景下k时刻的状态,表示铰接车在 对应的父节点第j种泊车场景下k时刻状态,X表示铰接车状态取值范围,表示铰接车在第j种泊车场景下k时刻的控制输入,U表示铰接车控制输入取值范围,表示需要实现控制输入对应的第j种泊车场景下k时刻的不确定参数, 表示铰接车在对应的父节点第l种泊车场景下k时刻的状态, 表示铰接车在第l种泊车场景下k时刻的控制输入;
S4:求解不确定非线性系统最优化问题,得到泊车轨迹规划和跟踪控制方案;铰接式车辆根据泊车轨迹规划和跟踪控制方案实现自动泊车。
2.根据权利要求1所述的一种面向铰接式车辆的泊车轨迹规划和跟踪控制方法,其特征在于,铰接车运动学模型的表达式为:其中,xf表示前桥中点的横坐标,yf表示前桥中点的纵坐标,θf表示前桥航向角,lf表示前桥与铰接点的距离,lr表示后桥与铰接点的距离,γ表示铰接转向角,vf表示铰接车前桥的运动速度。
3.根据权利要求1所述的一种面向铰接式车辆的泊车轨迹规划和跟踪控制方法,其特征在于,跟踪偏差模型的表达式为:其中,e1表示横向位置偏差,e2表示航向角偏差,v表示整车的运动速度,K表示行驶路径的曲率,θ表示前桥航向角。
4.根据权利要求1所述的一种面向铰接式车辆的泊车轨迹规划和跟踪控制方法,其特征在于,不确定非线性系统的表达式为:其中, 表示铰接车在第j种泊车场景下k+1时刻的状态, 表示铰接车在 对应的父节点第j种泊车场景下k时刻的状态, 表示铰接车在第j种泊车场景下k时刻的控制输入, 表示需要实现控制输入对应的第j种泊车场景下k时刻的不确定参数。
5.根据权利要求1所述的一种面向铰接式车辆的泊车轨迹规划和跟踪控制方法,其特征在于,得到不确定非线性系统最优化问题描述的过程包括:采用场景树表示泊车过程中面临的不确定因素;根据场景树,将泊车过程划分为若干阶段;在不同阶段构建与泊车场景相统一的目标函数和约束函数;根据目标函数和约束函数,得到不确定非线性系统最优化问题描述。
6.根据权利要求5所述的一种面向铰接式车辆的泊车轨迹规划和跟踪控制方法,其特征在于,目标函数为:其中,Ji表示第i种泊车场景的目标,Np表示预测时域, 表示铰接车在第j种泊车场景下k+1时刻的状态,xs表示期望状态, 表示铰接车在第j种泊车场景下k时刻的控制输入,us表示期望输入,Δuk表示k时刻的输入增量,Q表示第一对角矩阵,R表示第二对角矩阵,RΔ表示第三对角矩阵。
7.一种面向铰接式车辆的泊车轨迹规划和跟踪控制系统,该系统用于执行权利要求1‑
6所述的任意一种面向铰接式车辆的泊车轨迹规划和跟踪控制方法,其特征在于,包括:模型构建模块、不确定非线性系统设计模块、优化问题构建模块、解算模块和控制模块;
所述模型构建模块用于构建铰接车运动模型和跟踪偏差模型;
所述不确定非线性系统设计模块用于根据铰接车运动模型和跟踪偏差模型,设计不确定非线性系统;
所述优化问题构建模块用于根据不确定非线性系统构建不确定非线性系统最优化问题;
所述解算模块用于求解不确定非线性系统最优化问题,得到泊车轨迹规划和跟踪控制方案;
所述控制模块用于根据泊车轨迹规划和跟踪控制方案实现自动泊车。