自主车辆前馈NMPC路径跟踪控制方法研究

摘要

在弯道等大曲率场景中，车辆转向系统的迟滞和车辆模型的线性化会导致转向不足和稳态误差，从而影响自主车辆路径跟踪精度和响应速度。为了解决这一问题，提出了一种路径跟踪框架。该框架在弯道等大曲率场景，触发前馈控制控制器，输出理想转角序列，提前使转向机构到达最优转角附近；随后将引入排斥目标函数的非线性模型预测控制器优化求解出的最优控制序列作用于车辆，刷新理想转角序列。搭建自主车辆实验平台，在不同场景下进行仿真验证，结果表明，与忽略滞后的传统模型预测控制相比，前馈非线性模型预测控制器跟踪精度和响应速度方面的性能有所提高。特别是在弯道等大曲率场景中，所提出的框架将横向均方根误差降低了近30%。

关键词

自主车辆 / 转向迟滞 / 前馈控制 / 非线性模型预测控制 / 路径跟踪