基于包络约束的无人车主动转向路径跟踪控制研究

摘要

为了避免无人驾驶车辆因横向加速度过大导致轮胎无法产生足够的横向力，在转弯时出现侧滑或甩尾，影响行车安全，改进了一种基于包络约束的主动转向路径跟踪控制器。该控制器以车辆行驶时的瞬时横向偏差和航向偏差为动态反馈，通过实时在线计算求解最优控制序列，实现滚动优化控制。使用“刷子”轮胎模型建立了考虑曲率干扰的二自由度横摆动力学模型，设计了“双移线”作为参考路径。为了确保线性化后的非线性轮胎模型只在轮胎侧向力的线性区域内有效，对轮胎侧偏角的范围进行了优化约束。在Carsim/Simulink中进行联合仿真验证，结果表明：当车速分别为72、60、36 km/h时，其最大横向跟踪偏差分别为0.56、0.28、0.10 m,前轮偏角都处于转向机构的饱和约束范围，受控车辆的质心横向速度和横摆角速度始终处于包络约束区域，确认了该主动转向控制器的有效性。

关键词

无人驾驶车辆 / 模型预测控制 / 主动转向控制 / 路径跟踪 / 包络约束