四轮独立转向车辆路径跟踪控制仿真

摘要

针对四轮独立转向(4WIS)车辆路径跟踪问题，提出了一种基于模型预测控制(MPC)的路径跟踪控制器。构建了四轮独立转向车辆的跟踪误差模型，结合适应车速的预瞄模型以及消除稳态误差的前馈控制，提升自动驾驶车辆在不同工况下的路径跟踪精度与稳定性。仿真结果表明：在中、高速工况下，所设计控制器在横向误差上分别降低了62.0%、54.9%;在低、中、高速条件下，航向误差分别减少了65.5%、51.9%和33.4%,显著改善了传统MPC控制器的性能。同时，前馈预瞄MPC控制器在不同路面附着系数下，表现出更优异的路径跟踪性能及车身姿态控制，特别是在高车速和复杂路况下，其鲁棒性和舒适性均得到明显提升。

关键词

四轮转向 / 路径跟踪 / 模型预测控制 / 预瞄模型 / 前馈控制

基金资助

重点实验室基金一般项目(2023-JCJQ-LB-037)