基于LQR双PID的智能电动汽车轨迹跟踪横纵向协同控制

摘要

为提高智能电动汽车(IEV)轨迹跟踪精度和稳定性,提出了一种考虑前馈控制和转角补偿的线性二次调节器 (LQR) —双比例-积分-微分 (PID)横纵向协同控制方法.设计了LQR横向控制器、前轮转角补偿控制、纵向双PID控制器,得到驱动或制动力输出到车辆模型.在Carsim和Matlab/Simulink环境下搭建了系统的联合仿真模型,在不同场景下进行仿真验证.结果表明:在中低速大转角和高速小转角场景下进行泊车模拟实验和在高速情况下进行驶入变道模拟实验中,最大横向跟踪误差不超过5 cm,最大航向偏差不超过50 mrad,前轮转角以及横摆角速度均变化平稳,没有出现抖动现象.因此, 该控制器可保证较高的轨迹跟踪精度,在轨迹跟踪时能保证较好的稳定性和鲁棒性.