CN114212081B - 车辆横向控制方法、装置、计算机设备和可读存储介质 - Google Patents

车辆横向控制方法、装置、计算机设备和可读存储介质 Download PDF

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CN114212081B CN202111360850.9A CN202111360850A CN114212081B CN 114212081 B CN114212081 B CN 114212081B CN 202111360850 A CN202111360850 A CN 202111360850A CN 114212081 B CN114212081 B CN 114212081B
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Abstract

本申请涉及一种车辆横向控制方法、装置、计算机设备和可读存储介质，该方法通过根据车辆信息建立车辆的横向动力学方程；根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件；基于微分同胚处理不等式约束，得到不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程；根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆运行。本申请提供的车辆横向控制方法建立了车辆横线运动的关于车辆横向运动信息的约束条件，可以保证对车辆横向控制时的安全性。

Description

车辆横向控制方法、装置、计算机设备和可读存储介质
技术领域
本申请涉及车辆控制技术领域，特别是涉及一种车辆横向控制方法、装置、计算机设备和可读存储介质。
背景技术
随着社会经济的不断发展，汽车得到了极大地普及，使得人们的生活更为便捷。随着科技的发展，尤其是智能计算的飞速发展，自动驾驶汽车技术研究成为各行业聚焦的热点。自动驾驶汽车在交通效率、道路安全和节能环保等方面具有明显的优势。作为自动驾驶汽车的关键技术，横向运动控制一直是研究的热点。
在实际自动驾驶汽车时，为了确保车辆的安全性，需要控制车辆沿着车辆所需的路径行驶。传统技术中对车辆的横向控制的方法无法保证车辆的安全性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种车辆横向控制方法、装置、计算机设备和可读存储介质。
第一方面，本申请一个实施例提供一种车辆横向控制方法，包括：
根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程；车辆信息包括车辆质量和车辆行驶信息，车辆行驶信息包括车辆横向运动信息；
根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件；车辆横向运动约束条件包括不等式约束和等式约束；
基于微分同胚处理不等式约束，得到目标不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程；
根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆运行。
在其中一个实施例中，根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，包括：
根据等式约束确定约束跟随误差；
根据约束跟随误差，建立李雅普诺夫函数；并根据李雅普诺夫函数计算约束跟随误差收敛值；
根据约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数；
以目标性能函数最小为优化目标，确定横向控制参数。
在其中一个实施例中，以目标性能函数最小为优化目标，确定横向控制参数，包括：
以目标性能函数最小为优化目标，计算得到优化参数；
根据优化参数，确定横向控制参数。
在其中一个实施例中，横向控制参数包括定量参数和变量参数，根据优化参数，确定横向控制参数，包括：
根据优化参数，计算定量参数和变量参数；
对定量参数和变量参数进行求和处理，得到横向控制参数。
在其中一个实施例中，根据优化参数，计算定量参数和变量参数，包括：
根据目标横向动力学方程确定定量参数对应的方程，以及变量参数对应的方程；
根据定量参数对应的方程和优化参数，计算定量参数；
根据变量参数对应的方程和优化参数，计算变量参数。
在其中一个实施例中，根据约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数，包括：
获取定量参数对应的控制成本，以及变化参数对应的控制成本；
根据约束跟随误差收敛值、定量参数对应的控制成本和变量参数对应的控制成本，建立目标性能函数。
在其中一个实施例中，根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程，包括：
根据车辆信息以及牛顿-欧拉方程，建立车辆的侧向动力学方程和横摆动力学方程；车辆信息包括车辆轮胎的侧向力；
根据侧向力与侧偏刚度和滑移角的关系，以及侧向动力学方程和横摆动力学方程，确定横向动力学方程。
第二方面，本申请一个实施例提供一种车辆横向控制装置，包括：
第一建立模块，用于根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程；车辆信息包括车辆行驶信息，车辆行驶信息包括车辆横向运动信息；
第二建立模块，用于根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立横向运动约束条件；横向运动约束条件包括不等式约束和等式约束；
转换模块，用于基于微分同胚处理不等式约束，得到目标不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程；
控制模块，用于根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆运行。
第三方面，本申请一个实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述实施例提供的方法的步骤。
第四方面，本申请一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例提供的方法的步骤。
本申请实施例提供一种车辆横向控制方法、装置、计算机设备和可读存储介质，该方法通过根据车辆信息建立车辆的横向动力学方程；根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件；基于微分同胚处理不等式约束，得到目标不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方法；根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆的运行。本申请实施例提供的车辆横向控制方法考虑到对车辆横向运动时的横向运动信息进行约束，使得使用基于建立的车辆横向运动约束条件和横向动力学方程计算得到的车辆横向控制参数对车辆的横向运动进行控制时，可以控制车辆沿着所需的路径行驶，以保证车辆行驶的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域不同技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一个实施例提供的车辆横向控制方法的步骤流程示意图；
图2为本申请一个实施例提供的车辆横向控制方法的步骤流程示意图；
图3为本申请一个实施例提供的车辆横向控制方法的步骤流程示意图；
图4为本申请一个实施例提供的车辆横向控制方法的步骤流程示意图；
图5为本申请一个实施例提供的车辆横向控制方法的步骤流程示意图；
图6为本申请一个实施例提供的车辆横向控制方法的步骤流程示意图；
图7为本申请一个实施例提供的车辆横向控制方法的步骤流程示意图；
图8为本申请一个实施例提供的车辆行驶过程的示意图；
图9为本申请一个实施例提供的车辆横向控制装置的结构示意图；
图10为本申请一个实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
首先，在具体介绍本公开实施例的技术方案之前，先对本公开实施例基于的技术背景或者技术演进脉络进行介绍。随着社会经济的不断发展，汽车得到了极大地普及，使得人们的生活更为便捷。随着科技的发展，尤其是智能计算的飞速发展，自动驾驶汽车技术研究成为各行业聚焦的热点。自动驾驶汽车在交通效率、道路安全和节能环保等方面具有明显的优势。作为自动驾驶汽车的关键技术，横向运动控制一直是研究的热点。自动驾驶汽车的横向运动控制是指对车辆的自动转向控制，横向运动控制的目的是跟踪道路，使车辆沿着所需要的路径行驶，同时确定车辆的安全性和乘坐舒适性。
在实际自动驾驶汽车时，车辆行驶的道路是有边界的，为了确保车辆的安全性，需要控制车辆沿着车辆所需的路径行驶，即车辆必须在不超过道路边界的前提下行驶。传统技术中缺少对车辆横向行驶不超过道路边界的约束，无法保证车辆的安全性。对此本申请提供一种车辆横向控制方法。
本申请提供的车辆横向控制方法可以通过计算机设备实现。计算机设备包括但不限于控制芯片、个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。本申请提供的方法可以通过JAVA软件实现，也可以应用于其他软件。
下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
请参见图1，本申请一个实施例提供一种车辆横向控制方法。本实施例以计算机设备为执行主体对车辆横向控制方法进行描述，步骤包括：
步骤100、根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程；车辆信息包括车辆行驶信息，车辆行驶信息包括车辆横向运动信息。
车辆信息可以包括车辆的质量和车辆行驶信息，对于一个车辆，车辆的质量是定值，而车辆行驶信息在行驶过程中是发生变化的。车辆行驶信息可以包括车辆的横向速度、车辆的横向加速度、车辆的纵向速度、车辆的横摆角速度、车辆的横摆角加速度、车辆相对于Z轴的转动惯量、车辆质心到车辆前轴的距离、车辆质心到车辆后轴的距离、车辆横向运动信息(车辆前轮转向角和车辆后轮转向角)、车辆前轮侧偏刚度之和以及车辆后轮侧偏刚度之和。
计算机设备获取车辆信息，根据获取的车辆信息建立车辆的横向动力学方程，即车辆横向运动时车辆信息满足的方程。车辆信息可以存储在计算机设备的存储器中，计算机设备在需要时直接在存储器中获取即可。本实施例对根据车辆信息建立横向动力学方程的具体过程不作限制，只要能够实现其功能即可。
车辆的横向动力学方程可以表示如下：
其中，m为车辆的质量，为车辆的横向速度，/>为车辆的横向加速度，vx为车辆的纵向速度，/>为车辆的横摆角速度，/>为车辆的横摆角加速度，Iz为车辆相对于z轴的转动惯量，lf为车辆质心到车辆前轴的距离，lr为车辆质心到车辆后轴的距离，δf为前轮转向角，δr为后轮转向角，Cf为前轮侧偏刚度之和，Cr为后轮侧偏刚度之和，/>为未建模扰动。未建模扰动是指在对车辆的横向动力学进行建模过程中的干扰因素。
步骤110、根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件；车辆横向运动约束条件包括不等式约束和等式约束。
计算机设备在得到车辆信息中的车辆横向运动信息后，根据该信息以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件。车辆横向运动约束条件是根据车辆行驶过程中不能超过道路边界的约束进行设置的。预设车辆横向运动信息是由工作人员根据道路边界设置的。车辆横向运动约束条件中的不等式约束条件是指车辆横向行驶时横向移动位移的误差范围，车辆横向运动约束条件中的等式约束是指车辆横向行驶时误差为零。本实施例对建立车辆横向运动约束条件的具体方法不作限制，只要能够实现其功能即可。
等式约束可以表示为：
其中，e为车辆横向运动的误差向量，ey表示车辆横向运动时的位移误差，表示车辆横向运动时的横摆角误差，yd为车辆的期望位移，/>为车辆的期望横摆角，χ1和χ2为任意正实数。yd和/>为预设车辆横向运动信息。
不等式约束可以表示为：其中，e y＝y-yd，表示横向位移误差的下界，表示横向位移误差的上界。y表示车辆横向位移的下界，/>表示车辆横向位移的上界。
步骤120、基于微分同胚处理不等式约束，得到目标不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程。
计算机设备在得到不等式约束后，根据微分同胚对不等式约束进行处理，可以得到处理后的不等式约束，即目标不等式约束。计算机设备根据目标不等式对车辆的横向动力学方程进行转换，可以转换后的横向动力学方程，即目标横向动力学方程。
具体的，计算机设备基于正切函数的微分同胚映射函数对不等式约束进行转换：T1:z1＝tan(k0,1ey+k1,1)+k2,1，其中，
对于没有施加不等式约束，所以保持不变，即/>由此/>可以表示为
误差向量e可以表示为其中，
根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到的目标横向动力学方程可以表示为：其中，/>t代表时间，σ代表表示车辆运行过程中的不确定性。
步骤130、根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆运行；横向控制参数包括车辆轮胎的转向角。
计算机设备在得到目标横向动力学方程后，根据等式约束和目标横向动力学方程计算横向控制参数，即车辆轮胎的转向角(包括前轮转向角和后轮转向角)。计算机设备在得到横向控制参数后，根据该横向控制参数控制车辆的横向运动。本实施例对具体确定横向控制参数的方法不作限制，只要能够实现其功能即可。
本申请实施例提供的车辆横向控制方法通过根据车辆信息建立车辆的横向动力学方程；根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件；基于微分同胚处理不等式约束，得到目标不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方法；根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆的运行。本申请实施例提供的车辆横向控制方法考虑到对车辆横向运动时的横向运动信息进行约束，使得使用基于建立的车辆横向运动约束条件和横向动力学方程计算得到的车辆横向控制参数对车辆的横向运动进行控制时，可以控制车辆沿着所需的路径行驶，以保证车辆行驶的安全性。同时，通过本申请实施例计算得到的横向控制参数中的车辆轮胎的转向角实时对车辆的横向运动进行控制时，可以保证车辆行驶的稳定性，从而能够提高车辆的舒适性。
请参见图2，在一个实施例中，涉及根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数的一种可能的实现方式，步骤包括：
步骤200、根据等式约束确定约束跟随误差。
计算机设备根据建立的等式约束确定约束跟随误差。可选地，计算机设备线根据不等式约束和横向动力学方程的转换进行转换，根据转换后的等式约束确定约束跟随误差。约束跟随误差用于表示车辆横向运动位移不满足等式约束的程度。
具体的，变换后的等式约束可以表示为：根据等式约束确定的约束跟随误差表示为：/>
步骤210、根据约束跟随误差，建立李雅普诺夫函数；并根据李雅普诺夫函数计算约束跟随误差收敛值。
李雅普诺夫函数可以用于证明车辆动力学方程的稳定性。计算机设备在得到约束跟随误差后，根据该约束跟随误差，建立李雅普诺夫函数。李雅普诺夫函数可以表示为：V(β)＝βTPβ，其中，V(β)为李雅普诺夫函数，P为给定的正实数矩阵，β为约束跟随误差。
计算机设备在得到李雅普诺夫函数后，根据该函数计算约束跟随误差收敛值。约束跟随误差收敛值用于表征车辆横向运动位移不满足等式约束的程度的下界。计算机设备计算约束跟随误差收敛值的过程包括：首先计算李雅普诺夫函数的一阶导数，并确定一阶导数的取值范围。李雅普诺夫函数的一阶导数表示为：李雅普诺夫函数的一阶导数的取值范围可以表示为：/>其中，ρE为大于-1的实数，ζ为待确定的实数。约束跟随误差收敛值可以表示为/>
步骤220、根据约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数；
计算机设备在得到约束跟随误差收敛值后，根据约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数。车辆的目标性能函数是指可以表示车辆的横向运动的性能的函数。本实施例对建立车辆的目标性能函数的方法不作限制，只要能够实现其功能即可。
步骤230、以目标性能函数最小为优化目标，确定横向控制参数。
计算机设备在得到目标性能函数后，对目标性能函数进行优化，即以目标性能函数最小为优化目标，确定横向控制参数(车辆轮胎的转向角)。
在本实施例中，在确定横向控制参数中使用了李雅普诺夫函数，该函数可以证明车辆运行的稳定性，则使用基于李雅普诺夫函数计算得到的约束跟苏误差收敛值建立的车辆目标性能函数确定的横向控制参数对车辆控制时，可以提高对车辆控制的稳定性，从而能够提高车辆的安全性和舒适性。
请参见图3，在一个实施例中，涉及以目标性能函数最小为优化目标，确定横向控制参数的一种可能的实现方式，步骤包括：
步骤300、以目标性能函数最小为优化目标，计算得到优化参数；
目标性能函数是根据约束跟随误差收敛值建立的，在约束跟随误差收敛值中包括待确定的优化参数κ和γ。则计算机设备以目标性能函数最小为优化目标进行计算，可以得到优化参数κ和γ。
步骤310、根据优化参数，确定横向控制参数。
计算机设备在得到优化参数后，可以根据目标横向动力学方程计算横向控制参数。本实施例对确定横向控制参数的具体过程不作限制，只要能够实现其功能即可。
请参见图4，在一个实施例中，横向控制参数包括定量参数和变量参数。定量参数是针对不考虑车辆行驶过程中的不确定性(发生变化的信息)所设置的，变化参数是针对考虑车辆行驶过程中的不确定性所设置的。车辆行驶过程中的不确定性可以是指车辆行驶信息会随着时间的变化发生变化。车辆行驶过程中的确定性可以是指车辆的质量在行驶过程中是不变的。横向控制参数可以表示为：其中，为定量参数，/>为变量参数。对此，根据优化参数，确定横向控制参数的一种可能的实现方式的步骤包括：
步骤400、根据优化参数计算定量参数和变量参数。
计算机设备根据得到的优化参数分别计算定量参数和变量参数。
根据优化参数计算定量参数和变量参数的一种可能的实现方式如图5所示，步骤包括：
步骤500、根据目标横向动力学方程确定定量参数对应的方程，以及变量参数对应的方程。
横向控制参数包括定量参数和变量参数，则对应的目标横向动力学方程中包括确定的部分和不确定的部分，目标横向动力学方程中的各矩阵可以表示为：
其中，表示的是确定的部分，Δ(·)表示的是不确定的部分。
计算机设备根据目标横向动力学方程确定的定量参数对应的方程可以表示为：计算机设备根据目标横向动力学方程确定的变量参数对应的方程可以表示为：/>
步骤510、根据定量参数对应的方程和优化参数，计算定量参数。
计算机设备根据定量参数对应的方程，可以得到定量参数的表达式：其中，A为等式约束的矩阵，/>为变换后的等式约束矩阵的一阶导数，f为目标横向运动学方程中待确定的矩阵，该矩阵被设计在等式约束的矩阵A的值域空间内，f可以可通过满足条件：V(β)＝βTPβ，Yi(||β||)＝ai||β||2，Y1(||β||)≤V(β)≤Y2(||β||)和2βTPf(κ,β,t)≤-κY3(||β||)进行选取。i＝1，2，3，κ和γ为待确定的优化参数，ai为预设参数。将计算得到的优化参数代入表达式中可以得到定量参数。
步骤520、根据变量参数对应的方程和优化参数，计算变量参数。
计算机设备根据变量参数对应的方程，可以得到变量参数的表达式：其中，ρ可由不等式确定，其中，计算机设备获取工作人员根据实际情况确定Δ(·)部分，根据上述不等式关系可以确定ζ。将计算得到的优化参数代入表达式中可以得到变量参数。
步骤410、对定量参数和变量参数进行求和处理，得到横向控制参数。
计算机设备在得到定量参数和变量参数后，计算定量参数和变量参数的和，可以得到横向控制参数，可以表示为
在本实施例中，在计算车辆的横向控制参数中考虑了车辆行驶过程中的不确定性，这样能够降低建立的横向动力学方程的误差，使得横向动力学方程能够更加准确的描述实际车辆的行驶，从而能够得到更加准确的横向控制参数，对车辆实现准确的控制，进而能够提高车辆的安全性和鲁棒性。
请参见图6，在一个实施例中，涉及根据约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数的一种可能的实现方式，步骤包括：
步骤300、获取定量参数对应的控制成本，以及变量参数对应的控制成本。
在约束跟随误差收敛值建立对车辆横向运动控制时的目标性能函数时，考虑控制成本，则获取定量参数对应的控制成本J2(κ)，以及变量参数对应的控制成本J3(γ)。
步骤310、根据约束跟随误差收敛值、定量参数对应的控制成本和变量参数对应的控制成本，建立目标性能函数。
计算机设备根据约束跟随误差收敛值、定量参数对应的控制成本和变量参数对应的控制成本，可以得到目标性能函数。目标性能函数可以表示为：其中，μ代表权重因子。
在本实施例中，在建立目标性能函数时考虑了控制成本，这样在车辆的性能和控制成本之间进行权衡，可以避免为了更好的性能而忽视控制成本的增加的问题，从而能够提高车辆横向控制方法的实用性和可靠性。
请参见图7，在一个实施例中，涉及根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程的一种可能的实现方式，包括：
步骤700、根据车辆信息以及牛顿-欧拉方程，建立车辆的侧向动力学方程和横摆动力学方程；车辆信息包括车辆轮胎的侧向力。
计算机设备获取车辆信息后，基于牛顿-欧拉方程建立侧向动力学方程和横摆动力学方程。侧向动力学方程可以表示为：横摆动力学方程可以表示为：其中，N、N1和N2均为车辆轮胎的数量，在车辆轮胎的数量为4时，N＝4，N1＝2，N2＝4，Fyi为车辆第i个轮胎的侧向力，d为轮轨宽度，δi为第i个轮胎的转向角。
步骤710、根据侧向力与侧偏刚度和滑移角的关系，以及侧向动力学方程和横摆动力学方程，确定横向动力学方程。
计算机设备根据侧向力与侧偏刚度和滑移角的关系，可以将侧向力表示为：Fyi＝-Ciαi，i＝1，2，3，4；其中，当i＝1和2，即对于车辆的前两个轮胎，当i＝3和4，即对于车辆的后两个轮胎，/>公式中，Ci为第i个轮胎的侧偏刚度，αi为第i个轮胎的滑移角。考虑到车辆的对称性，参数可以定义为：δ1＝δ2＝δf,δ3＝δ4＝δr,Fy2-Fy1≈0,Fy4-Fy3≈0.
计算机设备根据上述侧向力代入侧向动力学方程和横摆动力学方程，可以得到横向动力学方程。
在一个可选的实施例中，李雅普诺夫函数的一阶导数的取值范围的确定方法如下：
根据变换后的等式约束，约束跟随误差的导数可以表示为：
将约束跟随误差的导数代入李雅普诺夫函数的一阶导数后，李雅普诺夫函数的一阶导数可以表示为：其中，
待确定的矩阵f可以表示为
根据不等式2βTPf(κ,β,t)≤-κY3(||β||)，由于/> 其中，
根据可以得到
根据不等式可以得到：则可以得到李雅普诺夫函数的一阶导数的取值范围为/>
在一个可选的实施例中，车辆行驶过程的示意图如图8所示。
应该理解的是，虽然图中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
请参见图9，本申请一个实施例提供一种车辆横向控制装置10，该装置包括第一建立模块11、第二建立模块12、转换模块13和控制模块14。其中，
第一建立模块11用于根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程；车辆信息包括车辆行驶信息，车辆行驶信息包括车辆横向运动信息；
第二建立模块12用于根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立横向运动约束条件；横向运动约束条件包括不等式约束和等式约束；
转换模块13用于基于微分同胚处理不等式约束，得到目标不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程；
控制模块14用于根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆运行。
在一个实施例中，控制模块14包括第一确定单元、计算单元、建立单元和第二确定单元。
第一确定单元用于根据等式约束确定约束跟随误差；计算单元用于根据约束跟随误差，建立李雅普诺夫函数；并根据李雅普诺夫函数计算约束跟随误差收敛值；建立单元用于根据约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数；第二确定单元用于以目标性能函数最小为优化目标，确定横向控制参数。
在一个实施例中，第二确定单元用于以目标性能函数最小为优化目标，计算得到优化参数；根据优化参数，确定横向控制参数。
在一个实施例中，第二确定单元具体用于根据优化参数，计算定量参数和所述变量参数；对定量参数和变量参数进行求和处理，得到横向控制参数。
在一个实施例中，第二确定单元具体用于根据目标横向动力学方程确定定量参数对应的方程，以及变量参数对应的方程；根据定量参数对应的方程和优化参数，计算定量参数；根据变量参数对应的方程和优化参数，计算变量参数。
在一个实施例中，建立单元用于获取定量参数对应的控制成本，以及变化参数对应的控制成本；根据约束跟随误差收敛值、定量参数对应的控制成本和变量参数对应的控制成本，建立目标性能函数。
在一个实施例中，第一建立模块具体用于根据车辆信息以及牛顿-欧拉方程，建立车辆的侧向动力学方程和横摆动力学方程；车辆信息包括车辆轮胎的侧向力；根据侧向力与侧偏刚度和滑移角的关系，以及侧向动力学方程和横摆动力学方程，确定横向动力学方程。
关于上述车辆横向控制装置10的具体限定可以参见上文中对于车辆横向控制方法的限定，在此不在赘述。车辆横向控制装置10中的各个模块可以全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各装置、各模块或者各单元可以以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个装置或模块对应的操作。
请参见图10，在一个实施例中，提供了一种计算机设备，计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图10所示。计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。计算机设备的数据库用于存储车辆信息和预设车辆横向运动信息等。计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。计算机设备被处理器执行时以实现一种车辆横向控制方法。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程；车辆信息包括车辆行驶信息，车辆行驶信息包括车辆横向运动信息；
根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件；车辆横向运动约束条件包括不等式约束和等式约束；
基于微分同胚处理不等式约束，得到目标不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程；
根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆运行。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据等式约束确定约束跟随误差；根据约束跟随误差，建立李雅普诺夫函数；并根据李雅普诺夫函数计算约束跟随误差收敛值；根据约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数；以目标性能函数最小为优化目标，确定横向控制参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：以目标性能函数最小为优化目标，计算得到优化参数；根据优化参数，确定横向控制参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据优化参数，计算定量参数和变量参数；对定量参数和变量参数进行求和处理，得到横向控制参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据目标横向动力学方程确定定量参数对应的方程，以及变量参数对应的方程；根据定量参数对应的方程和优化参数，计算定量参数；根据变量参数对应的方程和优化参数，计算变量参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取定量参数对应的控制成本，以及变化参数对应的控制成本；根据约束跟随误差收敛值、定量参数对应的控制成本和变量参数对应的控制成本，建立目标性能函数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据车辆信息以及牛顿-欧拉方程，建立车辆的侧向动力学方程和横摆动力学方程；车辆信息包括车辆轮胎的侧向力；根据侧向力与侧偏刚度和滑移角的关系，以及侧向动力学方程和横摆动力学方程，确定横向动力学方程。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程；车辆信息包括车辆行驶信息，车辆行驶信息包括车辆横向运动信息；
根据车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件；车辆横向运动约束条件包括不等式约束和等式约束；
基于微分同胚处理不等式约束，得到目标不等式约束，并根据目标不等式约束对横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程；
根据等式约束和目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据横向控制参数控制车辆运行。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据等式约束确定约束跟随误差；根据约束跟随误差，建立李雅普诺夫函数；并根据李雅普诺夫函数计算约束跟随误差收敛值；根据约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数；以目标性能函数最小为优化目标，确定横向控制参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：以目标性能函数最小为优化目标，计算得到优化参数；根据优化参数，确定横向控制参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据优化参数，计算定量参数和变量参数；对定量参数和变量参数进行求和处理，得到横向控制参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据目标横向动力学方程确定定量参数对应的方程，以及变量参数对应的方程；根据定量参数对应的方程和优化参数，计算定量参数；根据变量参数对应的方程和优化参数，计算变量参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取定量参数对应的控制成本，以及变化参数对应的控制成本；根据约束跟随误差收敛值、定量参数对应的控制成本和变量参数对应的控制成本，建立目标性能函数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据车辆信息以及牛顿-欧拉方程，建立车辆的侧向动力学方程和横摆动力学方程；车辆信息包括车辆轮胎的侧向力；根据侧向力与侧偏刚度和滑移角的关系，以及侧向动力学方程和横摆动力学方程，确定横向动力学方程。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车辆横向控制方法，其特征在于，包括：
根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程；所述车辆信息包括车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括车辆横向运动信息；
根据所述车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立车辆横向运动约束条件；所述车辆横向运动约束条件包括不等式约束和等式约束；
基于微分同胚处理所述不等式约束，得到目标不等式约束，并根据所述目标不等式约束对所述横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程；
根据所述等式约束和所述目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据所述横向控制参数控制所述车辆运行；
其中，所述根据所述等式约束和所述目标横向动力学方程确定横向控制参数，包括：
根据所述等式约束确定约束跟随误差；
根据所述约束跟随误差，建立李雅普诺夫函数；并根据所述李雅普诺夫函数计算所述约束跟随误差收敛值；
根据所述约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数；
以所述目标性能函数最小为优化目标，确定所述横向控制参数。
2.根据权利要求1所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述以所述目标性能函数最小为优化目标，确定所述横向控制参数，包括：
以所述目标性能函数最小为优化目标，计算得到优化参数；
根据所述优化参数，确定所述横向控制参数。
3.根据权利要求2所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述横向控制参数包括定量参数和变量参数，所述根据所述优化参数，确定所述横向控制参数，包括：
根据所述优化参数，计算所述定量参数和所述变量参数；
对所述定量参数和所述变量参数进行求和处理，得到所述横向控制参数。
4.根据权利要求3所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述根据所述优化参数，计算所述定量参数和所述变量参数，包括：
根据所述目标横向动力学方程确定所述定量参数对应的方程，以及所述变量参数对应的方程；
根据所述定量参数对应的方程和所述优化参数，计算所述定量参数；
根据所述变量参数对应的方程和所述优化参数，计算所述变量参数。
5.根据权利要求3所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述根据所述约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数，包括：
获取所述定量参数对应的控制成本，以及所述变量参数对应的控制成本；
根据所述约束跟随误差收敛值、所述定量参数对应的控制成本和所述变量参数对应的控制成本，建立所述目标性能函数。
6.根据权利要求1所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程，包括：
根据所述车辆信息以及牛顿-欧拉方程，建立车辆的侧向动力学方程和横摆动力学方程；所述车辆信息包括车辆轮胎的侧向力；
根据所述侧向力与侧偏刚度和滑移角的关系，以及所述侧向动力学方程和所述横摆动力学方程，确定所述横向动力学方程。
7.根据权利要求1所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述不等式约束为车辆横向行驶时横向移动位移的误差范围；所述等式约束为车辆横向行驶时误差为零。
8.一种车辆横向控制装置，其特征在于，包括：
第一建立模块，用于根据车辆信息，建立车辆的横向动力学方程；所述车辆信息包括车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括车辆横向运动信息；
第二建立模块，用于根据所述车辆横向运动信息，以及预设车辆横向运动信息，建立横向运动约束条件；所述横向运动约束条件包括不等式约束和等式约束；
转换模块，用于基于微分同胚处理所述不等式约束，得到目标不等式约束，并根据所述目标不等式约束对所述横向动力学方程进行转换，得到目标横向动力学方程；
控制模块，用于根据所述等式约束和所述目标横向动力学方程确定横向控制参数，根据所述横向控制参数控制所述车辆运行；
所述控制模块，具体用于根据所述等式约束确定约束跟随误差；根据所述约束跟随误差，建立李雅普诺夫函数；并根据所述李雅普诺夫函数计算所述约束跟随误差收敛值；根据所述约束跟随误差收敛值建立车辆的目标性能函数；
以所述目标性能函数最小为优化目标，确定所述横向控制参数。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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