适应道路曲率多变的前馈-预测LQR横向控制

摘要

针对传统LQR(linear quadratic regulator)横向控制的不足，提出了一种前馈-预测LQR反馈控制，实现了曲率多变道路的跟踪控制。在传统动力学模型的基础上建立了误差模型，以误差模型为研究对象分别求解了反馈控制量和前馈控制量。为提高LQR对道路多变的适应性，根据航向和横向位置误差建立了模糊规则实时调节Q、R矩阵。同时利用道路曲率信息，设计了预测模块，实时更新预测点和预测时间，解决了传统LQR响应迟滞问题。在给定规划路径的基础上进行了硬件在环实验，测试了单、双移线多车速工况下传统LQR和前馈-预测LQR的路径跟踪效果，结果表明本文中设计的前馈-预测LQR的控制效果优于传统LQR,单移线工况下轨迹跟踪误差最大可减少4.5%,双移线工况下轨迹跟踪误差最大可减少9.5%。

关键词

自动驾驶 / 路径跟踪 / 横向控制 / 线性二次型调节器 / 预测控制