基于变预测时域的电动汽车轨迹跟踪控制

刘溯奇，王 刚，安伟彪，匡 兵，曾宪锋，景 晖,2*

(1.桂林电子科技大学机电工程学院，桂林 541004；2.上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240)

轨迹跟踪控制研究[1-3]是自动驾驶技术中的关键一环，也是智能交通系统的重要组成部分，是自动驾驶是否能落地实施的关键。因此轨迹跟踪控制器在不同的道路工况和行驶工况下能否稳定精确地进行轨迹跟踪，对于自动驾驶安全行驶具有重要的意义和作用。

倪兰青[4]为了提高轨迹跟踪的精度和轨迹跟踪稳定性，提出了基于横摆角速度的路径跟踪策略，同时考虑了车辆质心侧偏角单独用传感器测量会有较大的噪声造成测量误差大，基于Kalman滤波器设计了实时估计出车辆的质心侧偏角和横摆角速度的估计器，同时针对二次型高斯最优控制器(linear-quadratic-Gaussian，LQG)稳定性的不足，改进了LQG/LTR控制器，通过仿真结果表明了算法的有效性。但该方法中采用的横向预瞄误差为近似值，同时未对车辆进行纵向控制，在极端工况下轨迹跟踪的精度和稳定性会降低。马迪[5]针对采用非完整约束的运动学模型不能处理车辆行驶过程的稳定性问题，基于魔术公式在控制器中加入轮胎侧偏角约束，运用粒子群算法模糊控制器参数进行优化。通过仿真结果表明在一定工况下，能够良好地保证车辆轨迹跟踪的稳定性和精度。但由于控制器采用的车辆模型仅考虑侧向动力学，假定了车辆行驶只工作在轮胎线性区域，因此在实际复杂工况下(速度变化大、轮胎在非线性区域工作等)易造成轨迹跟踪失败，导致安全事故。……