考虑系统复杂扰动的智能车模型预测路径跟踪控制

作     者：关龙新 顾祖飞 张超 王爱春 彭晨若 江会华 吴晓建 Guan Longxin;Gu Zufei;Zhang Chao;Wang Aichun;Peng Chenruo;Jiang Huihua;Wu Xiaojian

作者机构：南昌大学先进制造学院南昌330031 江铃汽车股份有限公司南昌330001 

基　　金：国家自然科学基金(52002163 52062036 52262054)资助 

出 版 物：《汽车工程》 (Automotive Engineering)

年 卷 期：2022年第44卷第12期

页      码：1844-1855,1876页

摘      要：智能车路径跟踪控制面临系统模型简化、参数不确定、执行器与传感器信号延时及道路曲率变化等干扰,将产生系统扰动误差,导致跟踪精度降低。本文针对性提出一种考虑跟踪系统复杂扰动的模型预测控制方法(model predictive control,MPC),首先以单轨车辆动力学模型为基础建立模型预测跟踪系统,并依据实时规划的路径和速度信息设计预瞄距离动态调整方法,获取最佳预瞄点,以改善智能车底盘执行器与传感器信号延时扰动问题;而后引入扩张状态观测器(extended state observer,ESO)实时估计因简化车辆模型对系统产生的未知扰动量并用于前馈补偿;同时,考虑道路参考曲率变化对系统产生的确定性稳态扰动,设计一种含曲率约束的前馈控制(feedforward control,FFC)方法用于消除该干扰;最终形成MPC控制器反馈输入、ESO抗干扰补偿输入及FFC前馈输入相叠加的转向角控制律。最后,以某品牌智能车平台在低速园区场景进行了实车测试对比分析,验证了本文所改进的融合扰动补偿的模型预测控制方法具备可行性和优越性。

主 题 词：智能车 路径跟踪 扰动 模型预测控制 扩张状态观测器 动态预瞄距离 前馈控制 

学科分类：08[工学] 082304[082304] 080204[080204] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.12.006

馆 藏 号：203115675...