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申请/专利权人：郑州恒达智控科技股份有限公司;郑州煤机智控技术创新中心有限公司

摘要：本发明公开了一种带有前馈控制的自适应LQR无人车辆横向控制方法，涉及无人车辆驾驶技术领域，包括步骤一、根据车辆二自由度动力学模型、轮胎侧偏角公式及坐标变换，推导出简化后基于误差的状态空间方程、步骤二、设计模糊控制器，得到权重矩阵；步骤三、设计自适应LQR横向控制器，并利用所述自适应LQR控制器计算横向控制反馈控制量；步骤四、计算前馈控制量，同时计算合成最终的控制量；步骤五、终点判断与控制停止，并规划下一采样时间内无人车辆的横向控制量。该方法使横向控制器能够在车辆行驶环境的变化时做出适应。在不同的行驶条件下，能够动态地输出评价函数的权重矩阵，适应各种环境。

主权项：1.一种带有前馈控制的自适应LQR无人车辆横向控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、系统建模与参数推导：根据车辆二自由度动力学模型、轮胎侧偏角公式及坐标变换，推导出简化后基于误差的状态空间方程，所述状态空间方程为：步骤二、设计模糊控制器，输出权重矩阵：确定模糊控制器的输入变量为参考路径的曲率kr和横向偏差变化率输出变量为权重系数q3的修正量Δq3和权重系数r的修正量Δr；根据输入变量的范围和论域，设计模糊集合以及对应的隶属函数；并设定权重系数q1、权重系数q2和权重系数q4为固定值，来方便建立模糊规则，以将模糊输入映射到模糊输出；得到不同道路曲率条件下的航向偏差、前轮转角的最优权重系数q3、r：q3＝q0+λ·Δq3r＝r0+η·Δr式中q3、r为模糊控制器计算得出的最优权重系数，q0，r0为初始权重系数，Δq3，Δr为修正量，λ，η为参数增益；将横向偏差变化率和参考路径曲率kr输入模糊控制器中，输出权重系数Δq3和Δr，再经过数值运算输出权重矩阵Q＝[q；q2；q3；q4]和R＝[r]；步骤三、设计自适应LQR横向控制器，并利用所述自适应LQR控制器计算横向控制反馈控制量：根据上述步骤中设计的模糊控制器以及输出的权重矩阵，求解黎卡提方程ATP+PA-PBR-1BTP+Q＝0得到矩阵P，得到控制率增益矩阵系数k＝R-1BTP；之后根据控制器增益矩阵k和当前状态信息X，计算无人车辆横向控制反馈控制量u＝-kX；实现对系统的动态控制；步骤四、计算前馈控制量，同时计算合成最终的控制量：根据以下公式计算前馈控制量δf，用以消除系统稳态误差： 上式中，L——车辆轴距；kr——参考路径曲率；lf——车辆质心距前轴的纵向距离；lr——车辆质心距后轴的纵向距离；Cαf——车辆前轮侧偏刚度；Cαr——车辆后轮侧偏刚度；vx——纵向速度；将上述步骤三计算得到的反馈控制量u和上述计算得到的前馈控制量δf相加，得到最终的控制量，将该控制量作用到被控车辆上，即可控制本帧车辆的横向运动；步骤五、终点判断与控制停止：判断无人车辆的定位与终点的距离，如果到达终点，则停止横向控制计算；如果未到达终点，则重复执行上述步骤，循环迭代计算下一帧无人车辆的横向控制量，直至到达终点为止。

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