基于NMPC的智能汽车纵横向综合轨迹跟踪控制

• 作者: 陈龙 邹凯 蔡英凤 滕成龙 孙晓强 王海
• 来源期刊: 汽车工程
• 关键词: 智能汽车 轨迹跟踪 非线性模型预测控制 障碍函数法
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 页码范围: 153-161
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.02.001

摘要

本文中针对大曲率转弯工况下,智能汽车纵横向动力学特性的耦合和动力学约束导致轨迹跟踪精度和稳定性下降的问题,提出一种基于非线性模型预测控制(NMPC)的纵横向综合轨迹跟踪控制方法,通过NMPC和障碍函数法(BM)的有效结合,提高了跟踪精度,改善了行驶稳定性.首先建立四轮驱动-前轮转向智能汽车动力学模型和轨迹跟踪模型,采用非线性模型预测控制计算出期望的纵向力、侧向力和横摆力矩;然后基于轮胎动力学模型建立带约束的非线性规划数学模型,利用障碍函数法求解出四轮轮胎力的最优分配,并最终实现四轮驱动智能汽车纵横向综合轨迹跟踪控制.最后进行Carsim和Simulink联合仿真,结果表明,与传统的预瞄PID控制相比,所提方法可在考虑纵横向动力学耦合的情况下明显改善跟踪精度和行驶稳定性.