CN115562310B 基于滑模控制及评价指标的无人车编队避障方法 （南通智行未来车联网创新中心有限公司）

基于滑模控制及评价指标的无人车编队避本发明公开了一种基于滑模控制及评价指角度的无人车领航-跟随编队模型，设计固定时人车编队能够在不同障碍环境下做出最优队形2建立队形动态变换决策机制，使无人车编队能够在不同障碍环境下做出最优队形变换选3B、设计固定时间滑模控制器，使得跟随无人车与领航无人车之间的轨迹跟踪误差(55明收敛到原点的最小邻域内；V)(13)设计的固定时间滑模控制器能够使无人车编队在固定时间内跟踪上领航无人车轨迹，2.根据权利要求1所述一种基于滑模控制及评价指标的无人车编队避障方法，其特征4期望相对距离是指在确保行车安全的情况下，两领航车的速度为给定的，跟随车的速度是由控制系统得到无人车在实际道路上并非沿着直线行驶，其道路的轨迹可能为任意3.根据权利要求1所述一种基于滑模控制及评价指标的无人车编队避障方法，其特征编队整体避障主要包含队形收缩避障和队形切换避域的长度小于自身编队的长度且队形经过压缩后编队的宽度可以通过障碍区域而不发生5a1、建立无人车外部编队变形尺度的概念描述当前无人b1、建立队形变换率指标描述无人车编队在避开障碍物r表示经过队形变换后的队形矩阵，Xp表示未变换之前的无人车编队期望队形，b2、建立队形收敛时间比指标描述队形变换时间占无人换开始到避障结束后恢复到原来的队形这整个避障过当ζ≤λ≤1时，表示当前障碍区域最大通行距离小于无人车编队宽度且编队需要压缩6当λ≤ζ时，说明当前障碍区域最大通行距离小于当前编队队形宽7[0003]专利号CN113328663A公布了一种基于参数优化的永磁同步电机双闭环滑模控制方法。该方法采用遗传算法对滑模控制其的初始参数进行优化，通过矢量调制输出PWM信[0004]专利号CN108919837A公布了一种基于视觉动力学的自动驾驶车辆二阶滑模控制[0005]专利号CN111650929A公布了一种自适应滑模控制方法、系统及移动机器人控制[0007]专利号CN112987732A公布了一种基于人工势场法的多移动机器人编队避障控制8定性不足的问题，本发明提出了一种基于固定时间滑模控制的无人车编队避障控制方法。车编队队形生成和保持能力得到有效提高。针对障碍环境下无人车编队避障整体性丧失、在二维平面进行运动，跟随无人车j只需保持期望的相对距离和相对角度跟随领航就可以转化为跟随无人车对领航无人车的轨[0018]其中,表示无人车编队的横向轨迹跟踪误差，表示无人车编队的纵向轨迹9[0020]2.设计固定时间滑模控制器。上一步建要设计固定时间滑模控制器，使得跟随无人车与领航无人车之间的轨迹跟踪误差收敛到原点的最小邻域内。[0027]设计的固定时间滑模控制器能够使无人车编队在固定时间内跟踪上领航无人车碍区域的长度小于自身编队的长度且队形经过压缩后编队的宽度可以通过障碍区域而不[0034](1)建立无人车外部编队变形尺度的概念描述当前无人车编队的宽度需要被压缩[0036]其中，λ表示无人车编队变形尺度，do代表当前障碍区域的实际可通行的环境宽[0041](1)建立队形变换率指标描述无人车编队在避开障碍物的过程中，变换后的队形[0044](2)建立队形收敛时间比指标描述队形变换时间占无人车编队整体避障过程中的[0046]其中Tr表示无人车编队在遇到障碍物后的队形变换形变换开始到避障结束后恢复到原来的队形这整个避障过程[0051]当ζ≤λ≤1时，表示当前障碍区域最大通行距离小于无人车编队宽度且编队需要形收缩避障方式可使编队的稳定性和整体性以从任意初始状态出发形成指定的期望队形并保持编队效果，队形控制性能得到有效提方法主要包含无人车编队控制算法设计、无人车编队整体避障策略设计和队形恢复三部在二维平面进行运动，跟随无人车j只需保持期望的相对距离和相对角度跟随领航[0078]传统的领航跟随法将领航车的位姿信息发送给跟随无人车，具有误差传递的问[0081]期望相对距离是指在确保行车安全的情况下，两无人车控制系统得到的，考虑到设计控制器的目的之一是为了使跟随车的速度无限地接近领航车改变方向时，两无人车之间的相对角度也在变化。图3是时变期望相对角度简化的示意位置c行驶到位置d。将两无人车行驶时的期望相对角度定义为在两无人车刚开始行驶时，[0097]2.设计固定时间滑模控制器。上一步建要设计固定时间滑模控制器，使得跟随无人车与领航无人车之间的轨迹跟踪误差收敛到原点的最小邻域内。[0104]设计的固定时间滑模控制器能够使无人车编队能够在固定时间内跟踪上领航无间滑模控制器计算当前领航无人车与跟随无人车位姿误差信息，输出新的线速度与角速碍区域的长度小于自身编队的长度且队形经过压缩后编队的宽度可以通过障碍区域而不[0113](1)建立无人车外部编队变形尺度的概念描述当前无人车编队的宽度需要被压缩[0115]其中，λ表示无人车编队变形尺度，do代表当前障碍区域的实际可通行的环境宽[0120](1)建立队形变换率指标描述无人车编队在避开障碍物的过程中，变换后的队形[0123](2)建立队形收敛时间比指标描述队形变换时间占无人车编队整体避障过程中的[0125]其中Tr表示无人车编队在遇到障碍物后的队形变换形变换开始到避障结束后恢复到原来的队形这整个避障过程≤1时，表示当前障碍区域最大通行距离小于无人车编队宽度且编队需要压缩的程度小于选择队形切换避障方式通过障碍区域。