辛乾 班兵 杨洋 阮加良 管媛媛

摘 要：近些年来，随着高级辅助驾驶系统（ADAS）在商用车领域的逐渐兴起，为实现车道保持辅助系统（LKAS）及无人驾驶等，对车辆的横摆运动控制要求也越来越高。文章基于模型预测控制（MPC）算法，设计了一种用于半挂牵引车循迹的车辆前轮转角控制算法。最后通过Trucksim与Matlab联合仿真，实现了不同车速下对双移线路径的良好循迹。

关键词：横摆动力学;模型预测控制;联合仿真

中图分类号：U471.15  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）12-45-04

Abstract： In recent years， with the gradual rise of Advanced driver assistance system（ADAS） in commercial vehicle field， in order to implement Lane Keeping Assistance System（LKAS） and autonomous vehicle ect， the requirements for vehicle yaw motion control are also getting higher and higher. Based on the model predict control（MPC） algorithm， this paper proposed an algorithm to control the front wheel angle of semi-trailer tractor tracking. Finally， Under the operation conditions of double lane change， co-simulation of Trucksim and Matlab ， the results show that the tracking effect is good.

Keywords： yaw motion dynamic; model predictive control; co-simulation

前言

随着我国物流业的飞速发展，物流市场日趋繁荣，半挂牵引车由于其高效性及较低的吨公里油耗，成为了中长途公路运输的绝对主力。而随着LKAS等高级驾驶辅助系统在商用车领域的逐渐兴起，对车辆主动转向的控制要求也越来越高。本文的主要内容是MPC算法在半挂牵引车转向控制策略中的應用研究。

1 被控对象建模

本文基于Trucksim建立车辆多体动力学模型用于被控对象的仿真，按照整车实际状态及参数对模型的整车质量、惯量及尺寸参数、空气动力学参数，悬架结构尺寸参数及K&C特性参数，轮胎参数，转向系统传动比参数等进行设定，建立的动力学模型如上图所示。

2 控制策略的理论依据

2.1 模型预测控制简介

典型的模型预测控制过程主要包含以下三个步骤：

（1）预测模型：根据已有的模型、系统当前的状态和未来的控制量去预测未来的输出。

（2）滚动优化：输出的长度是控制周期的整数倍，通过优化条件进行优化求解，得到未来的控制量序列。……