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CN110209211A - 运动学仿真车的速度控制方法及其系统 - Google Patents

运动学仿真车的速度控制方法及其系统 Download PDF

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CN110209211A
CN110209211A CN201910707122.7A CN201910707122A CN110209211A CN 110209211 A CN110209211 A CN 110209211A CN 201910707122 A CN201910707122 A CN 201910707122A CN 110209211 A CN110209211 A CN 110209211A
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CN
China
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speed
emulation car
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mode
control
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包涵
张旸
陈诚
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Aoteku Intelligent Technology (nanjing) Co Ltd
AutoCore Intelligence Technology Nanjing Co Ltd
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Aoteku Intelligent Technology (nanjing) Co Ltd
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Publication date
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
    • G05D13/62—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement

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Abstract

本发明涉及自动驾驶仿真领域，具体为一种运动学仿真车的速度控制方法及其系统，其中运动学仿真车的速度控制方法包括：根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及控制仿真车按行驶模式行驶；所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法包括：判断仿真车是否停车，即当期望车速为0时，控制仿真车停车，否则判断仿真车前进或后退，实现了控制仿真车的行驶速度。

Description

运动学仿真车的速度控制方法及其系统
技术领域
本发明涉及自动驾驶仿真领域，具体为一种运动学仿真车的速度控制方法及其系统。
背景技术
目前控制仿真车行驶速度的技术大多都用的是PID控制，但该技术需要花较长时间调整，并且在仿真车模拟上下坡的时候由于阻力增大或减小，调速效果不好。常用的PID算法调试成本高，并且在特殊路段调速效果的不足，而直接控制仿真车移动就会达不到仿真的效果。
因此基于上述技术问题需要设计一种新的运动学仿真车的速度控制方法及其系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种运动学仿真车的速度控制方法及其系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种运动学仿真车的速度控制方法包括：
根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及
控制仿真车按行驶模式行驶；
所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法包括：
判断仿真车是否停车，即
当期望车速为0时，控制仿真车停车，否则判断仿真车前进或后退。
进一步，所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：
检测仿真车前进或后退，即
当期望车速大于0时，判断仿真车前进；
当期望速度小于0时，判断仿真车后退。
进一步，所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：
计算仿真车当前行驶速度，即
所述仿真车当前行驶速度的值为：V车=|V速|*cosƟ或V车= V速·D方；
其中，V车为仿真车当前行驶速度的值，仿真车当前行驶速度为仿真车在车头方向上的速度；V速为仿真车实际行驶速度，仿真车的实际行驶方向上的速度；Ɵ为仿真车实际行驶方向与车头方向的夹角；D方为车头方向的向量。
进一步，所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：
设置仿真车行驶模式，即
根据仿真车当前行驶速度的值与期望速度的值的比值设置行驶模式；
当比值小于预设维持范围时，行驶模式设置为加速模式；
当比值在预设维持范围内时，行驶模式设置为保持车速模式；
当比值在预设减速范围内时，行驶模式设置为减速模式；
当比值大于预设减速范围时，行驶模式设置为刹车模式。
进一步，所述控制仿真车按行驶模式行驶的方法为：
根据行驶模式对仿真小车油门和刹车进行控制，即
所述油门的开度范围为-1到1；
其中，-1到0为后退油门，-1为最大后退油门开度；0到1为前进油门，1为最大前进油门开度；0为怠速；
所述刹车的值为0到1，其中1为最大刹车；
当仿真小车前进并且行驶模式为加速模式时，控制前进油门开度增加；
当仿真小车前进并且行驶模式为减速模式时，控制前进油门开度减小；
当仿真小车前进并且行驶模式为刹车模式时，控制油门开度为0并且控制刹车为1；
当仿真小车前进并且行驶模式为保持车速模式时，若当前行驶速度的值小于期望速度的值，则增加前进油门开度；若当前行驶速度的值大于期望速度的值，则减小前进油门开度；以及
当仿真小车后退并且行驶模式为加速模式时，控制后退油门开度增加；
当仿真小车后退并且行驶模式为减速模式时，控制后退油门开度减小；
当仿真小车后退并且行驶模式为刹车模式时，控制油门开度为0并且控制刹车为1；
当仿真小车后退并且行驶模式为保持车速模式时，若当前行驶速度的值小于期望速度的值，则减少后退油门开度；若当前行驶速度的值大于期望速度的值，则增加后退油门开度。
另一方面，本发明还提供一种运动学仿真车的速度控制系统包括：
判断模块，根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及
控制模块，控制仿真车按行驶模式行驶；
所述判断模块适于判断仿真车是否停车，即
当期望车速为0时，控制仿真车停车，否则判断仿真车前进或后退。
本发明的有益效果是，本发明通过根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及控制仿真车按行驶模式行驶，以实现控制仿真车的行驶速度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所涉及的运动学仿真车的速度控制方法的流程图；
图2是本发明所涉及的计算仿真车当前行驶速度的向量图；
图3是本发明所涉及的运动学仿真车的速度控制系统的原理框图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
本实施例提供了一种运动学仿真车的速度控制方法包括：根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及控制仿真车按行驶模式行驶，以实现控制仿真车的行驶速度。
图1是本发明所涉及的运动学仿真车的速度控制方法的流程图。
如图1所示，在本实施例中，所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法包括：步骤S1，判断仿真车是否停车，即当期望车速为0时，控制仿真车停车（将刹车设置为1使仿真车停车），否则判断仿真车前进或后退（即进行步骤S2）。
在本实施例中，所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：步骤S2，检测仿真车前进或后退，即当期望车速大于0时，判断仿真车前进；当期望速度小于0时，判断仿真车后退。
图2是本发明所涉及的计算仿真车当前行驶速度的向量图。
如图2所示，在本实施例中，所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：步骤S3，计算仿真车当前行驶速度，即所述仿真车当前行驶速度的值为：V车=|V速|*cosƟ或V车= V速·D方；其中，V车为仿真车当前行驶速度的值，仿真车当前行驶速度为仿真车在车头方向上的速度；V速为仿真车实际行驶速度，仿真车的实际行驶方向上的速度；Ɵ为仿真车实际行驶方向与车头方向的夹角；D方为车头方向的向量。
在本实施例中，所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：步骤S4，设置仿真车行驶模式，即根据仿真车当前行驶速度的值与期望速度的值的比值设置行驶模式；
当比值小于预设维持范围时，行驶模式设置为加速模式；
当比值在预设维持范围内时，行驶模式设置为保持车速模式；
当比值在预设减速范围内时，行驶模式设置为减速模式；
当比值大于预设减速范围时，行驶模式设置为刹车模式；例如，仿真车当前行驶速度的值小于期望速度的值的95%时，行驶模式设置为加速模式；仿真车当前行驶速度的值大于期望速度的值的95%且小于105%时（即预设维持范围为95%到105%），行驶模式设置为保持车速模式；仿真车当前行驶速度的值大于期望速度的值的105%且小于115%时（即预设减速范围为105%到115%），行驶模式设置为减速模式；仿真车当前行驶速度的值大于期望速度的值的115%时，行驶模式设置为刹车模式，其伪代码如下：
if(currentsSpeed<aimSpeed*0.95) driveMode=DriveMode.AddSpeed;
else if(currentsSpeed>aimSpeed*1.15) driveMode=DriveMode.Break;
else if(currentsSpeed>aimSpeed*1.05) driveMode= DriveMode.MinusSpeed;
else driveMode= DriveMode.KeepSpeed;
通过对行驶模式的设置，可以有效划分仿真车行驶速度的区间。
在本实施例中，所述控制仿真车按行驶模式行驶的方法为：步骤S5，根据行驶模式对仿真车油门和刹车进行控制，即所述油门的开度范围为-1到1；其中，-1到0为后退油门，-1为最大后退油门开度；0到1为前进油门，1为最大前进油门开度；0为怠速；所述刹车开度的值为0到1，其中1为最大刹车；
当仿真车前进并且行驶模式为加速模式时，控制前进油门开度增加；
当仿真车前进并且行驶模式为减速模式时，控制前进油门开度减小；
当仿真车前进并且行驶模式为刹车模式时，控制油门开度为0并且控制刹车为1；
当仿真车前进并且行驶模式为保持车速模式时，若当前行驶速度的值小于期望速度的值，则增加前进油门开度；若当前行驶速度的值大于期望速度的值，则减小前进油门开度，以最终达到期望速度的值；以及
当仿真车后退并且行驶模式为加速模式时，控制后退油门开度增加；
当仿真车后退并且行驶模式为减速模式时，控制后退油门开度减小；
当仿真车后退并且行驶模式为刹车模式时，控制油门开度为0并且控制刹车为1；
当仿真车后退并且行驶模式为保持车速模式时，若当前行驶速度的值小于期望速度的值，则减少后退油门开度（当前行驶速度的值的绝对值小于期望速度的值的绝对值，增加后退油门的开度）；若当前行驶速度的值大于期望速度的值，则增加后退油门开度（当前行驶速度的值的绝对值大于期望速度的值的绝对值，减少后退油门的开度），以最终达到期望速度的值,伪代码如下；
if(当前行驶速度<0) 油门每次增加的度=-油门每次增加的度的绝对值；
else 油门每次增加的度=油门每次增加的度的绝对值；
switch (driveMode) {
case DriveMode.AddSpeed: //加速模式
油门开度+=油门每次增加的开度；
刹车开度=0；
将油门开度和刹车开度设置给仿真车；
break;
case DriveMode.Brake: //刹车模式
油门开度 = 0;
刹车开度 -= 油门每次增加的开度 * 期望速度 / 3;
将油门开度和刹车开度设置给仿真车；
break;
case DriveMode.MinusSpeed: //减速模式
油门 -= 油门每次增加的度 * 期望速度 / 10;
刹车开度=0；
将仿真车的油门开度和刹车开度都设置为0；
break;
case DriveMode.KeepSpeed: //保持车速模式
if(当前行驶速度<期望速度*0.95) 油门开度+= 油门每次增加的度*期望速度/10；
刹车开度=0；
将油门开度和刹车开度设置给仿真车；
break;
case DriveMode.Stop: //仿真车停车
油门开度 = 0;
刹车开度 =1;
将油门开度和刹车开度设置给仿真车
break;
}
通过对油门开度和刹车的控制可以短时间内精确的调整仿真车的速度，并且可以在各种地形快速准确的调整仿真车的速度。
目前控制仿真车行驶速度的技术大多都用的是PID控制，但该技术需要花较长时间调整，并且在仿真车模拟上下坡的时候由于阻力增大或减小，调速效果不好；常用的PID算法调试成本高，并且在特殊路段调速效果的不足，而直接控制仿真车移动就会达不到仿真的效果。相较于传统的PID算法本实施例所涉及的运动学仿真车的速度控制方法不仅可以控制仿真车的行驶速度、调试非常简单（无需长时间调试仿真车的各种参数，只需判断仿真车的行驶模式即可精确的控制仿真车的车速）、成本低，还可以在各种地形快速准确的调整仿真车的速度取得较好的仿真效果。
在本实施例中，上述运动学仿真车的速度控制方法中所涉及的各个请求参数的具体含义如下表所示：
实施例2
图3是本发明所涉及的运动学仿真车的速度控制系统的原理框图。
如图3所示，在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种运动学仿真车的速度控制系统包括：判断模块，根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及控制模块，控制仿真车按行驶模式行驶。
综上所述，本发明通过根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及控制仿真车按行驶模式行驶，以实现控制仿真车的行驶速度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种运动学仿真车的速度控制方法，其特征在于，包括：
根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及
控制仿真车按行驶模式行驶；
所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法包括：
判断仿真车是否停车，即
当期望车速为0时，控制仿真车停车，否则判断仿真车前进或后退。
2.如权利要求1所述的运动学仿真车的速度控制方法，其特征在于，
所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：
检测仿真车前进或后退，即
当期望车速大于0时，判断仿真车前进；
当期望速度小于0时，判断仿真车后退。
3.如权利要求2所述的运动学仿真车的速度控制方法，其特征在于，
所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：
计算仿真车当前行驶速度，即
所述仿真车当前行驶速度的值为：V车=|V速|*cosƟ或V车= V速·D方；
其中，V车为仿真车当前行驶速度的值，仿真车当前行驶速度为仿真车在车头方向上的速度；V速为仿真车实际行驶速度，仿真车的实际行驶方向上的速度；Ɵ为仿真车实际行驶方向与车头方向的夹角；D方为车头方向的向量。
4.如权利要求3所述的运动学仿真车的速度控制方法，其特征在于，
所述根据期望车速判断仿真车的行驶模式的方法还包括：
设置仿真车行驶模式，即
根据仿真车当前行驶速度的值与期望速度的值的比值设置行驶模式；
当比值小于预设维持范围时，行驶模式设置为加速模式；
当比值在预设维持范围内时，行驶模式设置为保持车速模式；
当比值在预设减速范围内时，行驶模式设置为减速模式；
当比值大于预设减速范围时，行驶模式设置为刹车模式。
5.如权利要求4所述的运动学仿真车的速度控制方法，其特征在于，
所述控制仿真车按行驶模式行驶的方法为：
根据行驶模式对仿真小车油门和刹车进行控制，即
所述油门的开度范围为-1到1；
其中，-1到0为后退油门，-1为最大后退油门开度；0到1为前进油门，1为最大前进油门开度；0为怠速；
所述刹车的值为0到1，其中1为最大刹车；
当仿真小车前进并且行驶模式为加速模式时，控制前进油门开度增加；
当仿真小车前进并且行驶模式为减速模式时，控制前进油门开度减小；
当仿真小车前进并且行驶模式为刹车模式时，控制油门开度为0并且控制刹车为1；
当仿真小车前进并且行驶模式为保持车速模式时，若当前行驶速度的值小于期望速度的值，则增加前进油门开度；若当前行驶速度的值大于期望速度的值，则减小前进油门开度；以及
当仿真小车后退并且行驶模式为加速模式时，控制后退油门开度增加；
当仿真小车后退并且行驶模式为减速模式时，控制后退油门开度减小；
当仿真小车后退并且行驶模式为刹车模式时，控制油门开度为0并且控制刹车为1；
当仿真小车后退并且行驶模式为保持车速模式时，若当前行驶速度的值小于期望速度的值，则减少后退油门开度；若当前行驶速度的值大于期望速度的值，则增加后退油门开度。
6.一种运动学仿真车的速度控制系统，其特征在于，包括：
判断模块，根据期望车速判断仿真车的行驶模式，以及
控制模块，控制仿真车按行驶模式行驶；
所述判断模块适于判断仿真车是否停车，即
当期望车速为0时，控制仿真车停车，否则判断仿真车前进或后退。
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