基于运动学模型的轨迹跟踪方法研究*

王国栋，张华强*，苏庆华

（1.山东理工大学 机械工程学院，山东 淄博255049；2.北京物资学院 信息学院，北京101149）

我国作为世界第二大经济体，目前正处于科技大发展的重要时期，无人驾驶技术是实现科技强国的重要一环，而预设轨迹的跟踪是实现无人驾驶技术的关键[1]。

常用的预设轨迹跟踪控制方法通常分为两种：一种为传统的基于控制理论的控制方法，主要包括PID控制、模型预测控制等方法；另一种则为基于相关模型的控制方法，常用的有纯追踪算法[2-3]。PID控制方法通过获得的误差数据反馈给系统进而消除误差，华南农业大学的罗锡文院士通过分析农机的运动学模型，采用改进PID控制方法设计直线路径跟踪控制器，取得了不错的路径追踪效果[4]；陈慧岩等人设计了鲁棒PID控制器用于路径追踪，通过实时航向角度偏差进行反馈调节，以车速为控制变量设置固定增益，通过试验表明，车辆路径跟踪效果较好[5]。PID控制算法应用广泛，优点突出，鲁棒性优异，但是在复杂的非线性系统中，其不易实现控制，难以保障控制精度；卫荣慕和金世俊对无人车的侧滑问题进行了大量的研究，利用模糊控制预测无人车的非线性系统，通过李雅普诺夫算法求解模糊控制系统中参数的自适应规律，利用H∞来补偿无人车系统中的侧滑量，并设计了自适应模糊控制器应用在无人车系统中[6]。模型预测控制方法在保证车辆追踪预设轨迹的同时，能保证车辆状态的稳定，但是模型控制方法实现过程较为复杂，需要进行大量的迭代求解，效率较低。……