基于学习的无人驾驶车辆模型预测路径跟踪控制研究

作     者：韩陌 何洪文 石曼 刘伟 曹剑飞 吴京达 Han Mo;He Hongwen;Shi Man;Liu Wei;Cao Jianfei;Wu Jingda

作者机构：北京理工大学高端汽车集成与控制全国重点实验室北京100081 上海友道智途科技有限公司上海200438 北京空间飞行器总体设计部北京100094 香港理工大学中国香港999077 

基　　金：国家自然科学基金(52172377)资助 

出 版 物：《汽车工程》 (Automotive Engineering)

年 卷 期：2024年第46卷第7期

页      码：1197-1207页

摘      要：针对无人驾驶车辆路径跟踪控制问题中预测模型准确性与计算成本平衡制约问题,本文提出了一种基于学习的模型预测(learning-based model predictive control, LB-MPC)路径跟踪控制策略。建立了车辆2自由度单轨动力学模型,深入分析了其与IPG TruckMaker模型单步响应误差随车速、踏板开度及前轮转向角的变化规律,设计了误差数据集构建和滚动更新方法,基于高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)建立了误差拟合模型,对标称单轨模型进行实时误差补偿修正。将误差修正模型作为预测模型,设计了路径跟踪代价函数,构建了二次规划优化问题,提出了一种基于学习的模型预测路径跟踪控制架构。基于IPG TruckMaker&Simulink联合仿真平台与实车平台,验证了所提GPR模型误差修正与LB-MPC路径跟踪控制策略的实时性与有效性。结果表明,相较于传统模型预测(model predictive control, MPC)路径跟踪控制策略,所提LB-MPC策略路径跟踪平均误差降低了23.64%。

主 题 词：路径跟踪 车辆模型误差分析 高斯过程回归 模型预测控制 

学科分类：12[管理学] 08[工学] 0402[教育学-体育学类] 0303[法学-社会学类] 1201[管理学-管理科学与工程类] 082304[082304] 081104[081104] 080204[080204] 0714[0714] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 0811[工学-水利类] 0701[理学-数学类] 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.2024.07.007

馆 藏 号：203128744...