辅助驾驶功能开发-控制篇(02)-基于滑模的纵向控制算法

1 文档概述

  本文档主要描述纵向滑模控制设计的功能、性能要求、算法程序设计，后续可作为程序编程和功能及性能测试参考文档。

2 功能要求

  纵向控制系统根据用户设定的时距、结合自车车身信号和目标信息等信息进行闭环控制，减小跟踪误差，同时保证车辆行驶稳定性和驾驶员舒适性。

3 性能要求

  控制系统应满足条件：
1.具备快速收敛性，且控制精准；
2.整车控制效果平缓顺畅，无明显顿挫感。

4 算法设计

4.1 滑膜控制算法设计

4.4.1滑模控制介绍

  滑模变结构控制本质上是一类特殊的非线性控制，其非线性表现为控制的不连续性。这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定，可以在动态过程中，根据系统当前的状态有目的地不断变化，迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动。由于滑动模态可以进行设计且与对象及扰动无关，使得变结构控制具有快速响应、对参数变化和扰动不灵敏、无需系统在线辨识等优点。
  滑模变结构控制是指带有滑动模态的变结构控制。滑动模态是系统限制在某一个子流形上运动时的状态。一般而言系统的初始状态不一定是在该流形上；而通过变结构控制器的作用可以在一段时间范围内将系统的状态轨迹驱使到并保持在该流形上，该过程称为可达性。系统的状态轨迹在滑动模态上运动并最终趋于原点，该过程称为滑模运动。下图给出了二阶滑模变结构控制的状态轨迹。