吉林大学刘哲获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种基于强化学习交互MPC的分布式驱动车辆复合转向控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119796171B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510038103.5,技术领域涉及:B60W30/045;该发明授权一种基于强化学习交互MPC的分布式驱动车辆复合转向控制方法是由刘哲;孙博华;高镇海;卢萍萍;李锐析;王鑫宇设计研发完成,并于2025-01-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于强化学习交互MPC的分布式驱动车辆复合转向控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于强化学习交互MPC的分布式驱动车辆复合转向控制方法,其方法为:第一步、基于MPC的分布式驱动车辆转向控制;第二步、基于强化学习的复合转向控制参数优化;第三步、模块化复合转向系统补偿控制;第四步、复合转向系统冗余控制。有益效果:实现了针对多轴分布式驱动车辆急转工况下精确模型的建立;实现了在急转工况下车辆的最佳稳定性调节,极大降低了侧翻的风险。极大提高了车辆在多变环境下进行急转工况时的操纵稳定性和适应性;提高了车辆转向模式切换时的平顺性;摆脱了对先验故障模型的依赖,实现了对单轮精准而快速的故障定位。
本发明授权一种基于强化学习交互MPC的分布式驱动车辆复合转向控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于强化学习交互MPC的分布式驱动车辆复合转向控制方法,其特征在于:其方法包括的步骤如下: 第一步、基于MPC的分布式驱动车辆转向控制;具体过程如下: 步骤一、三轴车辆复合转向线性二自由度模型建立,考虑到在急转工况下,前轴两转向轮所承受的载荷大,故将前轴左右轮胎的转角、轮胎侧偏刚度均考虑进来,以提高模型的准确性,考虑到差动转向的影响,故将差动转向产生的作用于每一轴的力矩以及因差动转向引起的附加横向力考虑进来,得到的线性二自由度模型如下1、2式所示: 式中,m为车辆总质量,ay为车辆侧向加速度,kf1、kf2、km、kr分别为前轴左右轮胎、中间轴轮胎、后轴轮胎侧偏刚度,δf1、δf2、δm、δr为前轴左右轮胎、中间轴轮胎、后轴轮胎转向角,vy为车辆侧向速度,lf、lm、lr分别为前轴、中轴、后轴到质心的距离,ωr为车辆横摆角速度,u为车辆前进速度,Ffl、Ffr、Fml、Fmr、Frl、Frr分别为前轴、中轴、后轴左右轮驱动力,df、dm、dr分别为前轴、中轴、后轴轮距; 步骤二、急转工况界限判断与目标状态计算,具体三个环节如下: 环节一、驾驶员急转意图评估,通过当前车速以及方向盘角速度来判断车辆是否进入紧急工况,定义的界限如下3、4式所示: v≤vboundary ω≥ωlow 3v≥vboundary ω≥ωhigh 4式中,v为车辆纵向速度,ω为方向盘角速度,vboundary为速度界限,ωlow为低速工况方向盘角速度界限,ωhigh为高速工况方向盘界限角速度界限; 环节二、车辆紧急状态评估,通过车辆横摆角速度传感器与侧向加速度传感器获得当前ωr与ay,通过构建稳定性指标来综合考量二者对车辆稳定性的影响,如5式所示,最后建立模式切换界限与稳定性指标的函数关系,定义的稳定性指标与模式切换界限函数,如6式所示: S=k1|ay|+k2|ωr| 5L=A·e‑B×S 6式中,S为稳定性指标,ay为侧向加速度,k1、k2为权重系数,L为模式切换界限; 环节三、稳定目标状态决策控制器设计,通过定义线控转向与差动转向的分配比例系数k,将驾驶员的方向盘输入进行任务分配,三轴分布式驱动车辆纯线控转向模块根据转向任务,考虑车辆纵向速度、阿克曼转向关系进行变化传动比设计,计算出各轮目标转角δf1,δf2,δm,δr,差动转向模块根据转向任务进行分层控制,上层控制器通过等效线控转向模型计算目标横摆角速度ωr,利用动态输出反馈控制器获得期望横摆力矩,下层控制器采用直接分配算法,得到各轴目标驱动力差值Ffl‑Ffr,Fml‑Fmr,Frl‑Frr,其中动态输出反馈控制器的设计如7、8式所示: 式中,表示控制器状态,Akij,Bkj,Ckj,Dk是需要设计的控制器矩阵,Ak,Bk,Ck,Dk是考虑到参数ht随速度时变的最终控制器矩阵; 步骤三、基于MPC的线控转向与差动转向协调控制器设计; 第二步、基于强化学习的复合转向控制参数优化; 第三步、模块化复合转向系统补偿控制; 第四步、复合转向系统冗余控制。
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