刘凯， 王威， 龚建伟， 陈慧岩， 陈舒平

(北京理工大学 机械与车辆学院，北京 100081)

智能车辆在越野地形下的跟踪控制不仅面临着高度非线性的车辆动力学约束，还受到复杂地形因素如路面倾角的影响[1]. 此时，智能车辆的侧倾安全成为制约其安全自主驾驶的关键瓶颈，而研究智能车辆在越野地形下的动力学建模与跟踪控制有助于突破这一瓶颈.

目前，国内外的学者对智能车辆的跟踪控制做了大量的研究，并取得了显著的成果[2-4]. 其中，模型预测控制算法由于具有处理非线性系统约束以及多约束优化问题的能力，受到了广泛关注[5]. 然而，现有文献主要关注车辆的滑移稳定性，即在跟踪控制过程中考虑轮胎侧偏角、横摆角速度等因素的影响[6-7]，针对车辆侧倾安全约束的研究较少，主要采用轮胎横向载荷转移比作为判断标准，通过限制轮胎离地来避免智能车辆发生侧翻危险[8-10]. 虽然载荷转移比能够直观地反应车辆的侧倾倾向，但不能体现车辆的动态特性，而且难以考虑道路地形对车辆侧倾的影响，极大地限制了其在复杂地形条件下的应用.

本文针对越野地形下智能车辆的跟踪控制，建立了考虑路面倾角的车辆动力学模型，并根据车辆稳定行驶状态，推导了基于零力矩点的车辆侧倾安全约束. 考虑上述车辆动力学模型及侧倾安全约束，设计了基于模型预测的智能车辆轨迹跟踪控制器，通过优化求解得到智能车辆的最……