基于横向稳定的减速变道轨迹与跟踪控制

• 作者: 徐佳晨 祖炳锋 周建伟 董振鹏
• 来源期刊: 公路交通科技
• 学科: 交通运输
• 关键词: 汽车工程 减速变道 横向稳定性 多项式轨迹 模型预测控制器(MPC) 避撞
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 汽车工程
• 页码范围: 183-190
• 页数: 8页
• 分类号: U471
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-0268.2022.02.022

摘要

随着自动驾驶的发展,无人自动驾驶车辆的控制已经成为热点.而无人自动驾驶车辆的安全性和稳定性是重中之重.针对智能驾驶汽车在一定换道距离下保持稳定的减速换道鲁棒性差的问题,提出了 一种基于MPC模型预测控制器和比例积分PI控制器相结合双控制器的变道稳定性轨迹确定与跟踪控制方法.为了确定汽车行驶路线,横向与纵向位移分别由5次多项式和匀减速运动公式表示,理论推导了在确定换道距离下满足横向加速度限制的纵向减速度.纵向上通过动力学公式及速度比例积分控制调节制动压强,横向以模型预测控制器输出前轮转角.通过仿真,对不同车速与减速度下的换道时间系数进行标定,得出稳定换道时间与车速和减速度的关系,便于在不同工况中快速切换对应最合适的换道时间系数,防止车辆发生不稳定的动力学表现.最后进行了工况验证.结果表明:在保证横向稳定性的前提下,横向和纵向换道的完成精度分别为99.67％和99.95％,验证了算法的有效性.因此,在自动驾驶汽车轨迹规划和跟踪控制领域中,所提出的双控制器可以提高车辆的控制鲁棒性.