江苏大学蔡英凤获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏大学申请的专利基于神经网络动力学的自动驾驶车辆道路自适应漂移控制系统与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:CN114987537B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11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:202210535066.5,技术领域涉及:B60W60/00;该发明授权基于神经网络动力学的自动驾驶车辆道路自适应漂移控制系统与方法是由蔡英凤;杨伟;廉玉波;陈龙;王海;孙晓强;李祎承;何友国;钟益林;袁朝春设计研发完成,并于2022-05-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于神经网络动力学的自动驾驶车辆道路自适应漂移控制系统与方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于神经网络动力学的自动驾驶车辆道路自适应漂移控制系统与方法,本发明所提出的控制系统包括车辆动力学模型部分,前馈神经网络模型部分,模型预测控制部分,路径跟随控制部分和道路分类器共5部分,设计的神经网络代替传统车辆动力学物理模型,有效克服传统物理模型在轮胎非线性区域精度不足的问题,显著提高了自动驾驶车辆在漂移等极限工况下的轨迹跟踪能力;设计的道路分类器,通过自动驾驶车辆制动时识别不同道路的附着特性,有效提高了自动驾驶车辆的道路自适应性,提升了自动驾驶车辆在不同路面的附着特性辨识能力。
本发明授权基于神经网络动力学的自动驾驶车辆道路自适应漂移控制系统与方法在权利要求书中公布了:1.基于神经网络动力学的自动驾驶车辆道路自适应漂移控制系统,其特征在于,包括路径跟随部分、道路分类器部分、前馈神经网络模型部分、模型预测控制部分; 所述路径跟随部分,其输入为自动驾驶车辆的位置与参考轨迹的横向偏差,输出为修正后的道路曲率所得修正后的道路曲率作为前馈神经网络的输入; 所述道路分类器,根据车辆制动时所获取的路面摩擦特性选择最符合当前道路特性的道路A或者道路B,其中道路A为高附着系数路面,道路B为低附着系数路面,当为道路A时,前馈神经网络的输出为参考稳态状态量XssA、参考稳态控制量UssA、稳态侧偏刚度Cα,ssA、稳态纵向刚度Cλ,ssA,当为道路B时,前馈神经网络的输出为参考稳态状态量XssB、参考稳态控制量UssB、稳态侧偏刚度Cα,ssB、稳态纵向刚度Cλ,ssB; 所述前馈神经网络模型的输入包括路径跟随部分输出的修正后的道路曲率以及车辆漂移时的期望车身侧偏角β,前馈神经网络的输出为稳态侧偏刚度Cλ,ss、稳态纵向刚度Cα,ss、稳态状态矩阵Xss和稳态控制矩阵Uss,当道路分类器选择道路A时,Cλ,ss=Cλ,ssA,Cα,ss=Cα,ssA,Xss=XssA,Uss=UssA;当道路分类器选择道路B时,Cλ,ss=Cλ,ssB,Cα,ss=Cα,ssB,Xss=XssB,Uss=UssB; 模型预测控制器输入为自动驾驶车辆的真实状态量、及前馈神经网络输出的自动驾驶车辆参考稳态状态量Xss、参考稳态控制量Uss和稳态侧偏刚度Cλ,ss与稳态纵向刚度Cα,ss,模型预测控制器输出控制增量△u,与前馈神经网络输出的参考稳态控制量uss相加后得到实际的前轮转角以及扭矩输出控制量; 所述模型预测控制器基于车辆双轨动力学模型建立,具体如下: 以车辆质心为原点o,x轴为车辆纵轴,正方向为车头方向,z轴正方向垂直于oxy向上,y轴指向车身侧向,其正方向满足右手法则,根据牛顿定律,在车辆质心处建立旋转平衡和力平衡方程,得到如下表达式: 式中,m表示车辆质量,vx,vy分别表示车辆纵向和横向速度,表示横摆角速度,表示横摆交角速度,IΨ表示车辆绕z轴的转动惯量,lf,lr分别表示质心到前轴和后轴的距离,twf,twr分别表示前后轮距,Fx,i,Fy,i分别表示轮胎的纵向力和横向力,下标i分别取fl、fr、rl、rr,,δ表示前轮转向的角度; 采用线性轮胎力公式,对非线性轮胎力进行一阶泰勒展开后忽略交叉刚度项,得到如下线性轮胎力公式: Fy,i≈Fyss,i+Cα,i△αi Fx,i≈Fxss,i+Cλ,i△λi 式中,Cα,i,Cλ,i分别表示轮胎侧向和纵向刚度,Fyss,i,Fxss,i分别表示横向和纵向稳态轮胎力,Δαi,Δλi分别表示横向和纵向平衡点的扰动变化量; 定义纵向滑移率λi: 式中,wi表示车轮角速度,re表示车轮置于地面的半径,Vxc,i表示车轮中心纵向速度; 车轮角加速度由下式表示: 式中,Iw表示车轮转动惯量,表示车轮角加速度,表Ti示车轮驱动扭矩;车轮中心的速度由下式表示: 式中,车身侧偏角四个轮胎侧偏角由下式表示:
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