LTV-MPC自动驾驶汽车路径跟踪算法研究

摘要

为解决自动驾驶汽车在时变曲率路径上的跟踪精度和操控稳定性问题,提出一种基于线性时变(LTV)模型的模型预测控制(MPC)算法.分别建立车辆运动学参考模型和动力学参考模型,通过分析期望路径的几何特征获得车辆航向角的前馈参考量,并通过迭代线性化方法推导线性时变的车辆运动参考模型.根据车辆行驶状态设计车辆运动学参考模型/动力学参考模型的自动切换条件,设计并实现基于LTV-MPC的路径跟踪算法.搭建Simulink-CarSim联合仿真平台进行仿真验证.仿真结果证明,相比于传统MPC算法,该文所述的LTV-MPC控制器能够显著提高跟踪精度,且满足不同车速下的操控稳定性要求.