基于模型预测控制的汽车紧急转向避撞研究

严运兵，许峻峰，许小伟，杨建青

(武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北 武汉，430065)

汽车主动安全技术的不断发展为汽车行驶安全提供了有力的保障。目前，因汽车在高速路面躲避障碍物而造成的安全事故率越来越高，汽车主动安全技术中的主动避撞技术已成为汽车驾驶安全领域的研究热点，该类研究主要包括汽车行驶路径规划以及对汽车行驶轨迹进行跟踪控制，如修彩靖等[1]利用高斯组合隶属函数建立改进的人工势场模型进行路径规划；Wnag等[2]基于模拟退火算法优化了路径规划器初等函数中的多项式参数；张琳等[3]通过引入滚动窗口优化策略来解决未知环境中的全局最优轨迹；田彦涛等[4]借助线性二次型调节器(LQR)设计出侧向控制器实现了平稳避撞；Chen等[5]利用一种路径跟随转向控制器来减小跟踪误差，该控制器由具有自适应预览时间的自动换道系统组成；李印祥等[6]基于滑模控制方法对汽车行驶路径进行跟踪，仿真和硬件在环试验证实该方法具有良好的跟踪特性。

当汽车以较高速度行驶且与前车或障碍物间距过小、已无法通过制动来避免碰撞但尚未到达最晚转向点时，仍可利用转向避撞方式避开障碍物[7]，基于此，本文利用模型预测控制算法设计轨迹跟踪器，通过主动前轮转向的方式来提高汽车行驶过程中的轨迹跟踪能力，该控制模型可以帮助直道行驶的汽车在无驾驶员干预的情况下，自动从现行车道变换到目标车道，从而实现转向避障。……