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无人车辆行驶路径的分层协调最优跟踪控制

2023-09-21包套图

机械设计与制造 2023年9期

包套图,曾 岑

(1.渤海船舶职业学院,辽宁 葫芦岛 125000;2.大连理工大学,辽宁 大连 116024)

1 引言

汽车保有量的提高严重增加了交通拥堵和交通事故的概率,自动驾驶技术的提出在一定程度上解决了由于饮酒、疲劳等人为因素导致的事故[1]。车辆运动控制是自动驾驶的关键与末端技术,是自动驾驶的主体行为[2]。因此,研究车辆运动控制技术对促进自动驾驶技术的成熟和落地具有重要意义。

车辆跟踪控制一般解耦为纵向控制和横向控制问题,纵向控制用于消除纵向的速度偏差,横向控制用于消除车辆质心与期望轨迹点的位置偏差[3]。横向控制是车辆跟踪控制的核心问题,分为无预瞄控制和预瞄控制两个大方面。无预瞄控制中Stanley方法[4]最为经典,它以前轴中心与参考轨迹最短距离为参考,计算前轮转角。但是由于轮胎侧偏的存在,使得横向控制与横向位移存在延迟,这种延迟在车速较高时会引起控制波动和驾驶轨迹振荡。预瞄控制分为单点预瞄和多点预瞄两种情况[5],单点预瞄在路径前方选择一个预瞄点,绘制一条当前位置与预瞄点相切的轨迹并跟踪。文献[6]以加权方式将无预瞄和单点预瞄控制方法结合,实现了车辆在不同工况下的路径跟踪。多点预瞄是指在路径点上选择多个参考点,通过加权将各点横向偏差进行综合的方法,常用的多点预瞄方法包括线性二次规划和模型预测控制等。文献[7]以自动清扫车为研究对象,基于多点预瞄方法对车辆运动进行控制,经实验验证该方法能够满足清扫车辆控制精度需要。……

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