基于模型预测控制的自动驾驶车辆轨迹跟踪研究

无人车在自动行驶的过程中对预先规划好的轨迹进行精确和平稳的跟踪尤为重要，在跟踪的过程中，局部位置有时会出现障碍物，而障碍物对无人车的行驶安全性构成了很大的威胁。因此需要保证无人车严格按照参考轨迹行驶，且无人车在遇到障碍物时可以很好的采取紧急避撞策略来有效的规避障碍物。本文以无人车为研究对象，基于模型预测控制算法对自动驾驶车辆的轨迹跟踪和局部避撞进行研究。 针对无人车在跟踪复杂、不单一的参考轨迹且轨迹上不存在障碍物时会出现跟踪精度和稳定性下降的问题，本文提出了一种将轮胎模型和无人车动力学相结合的方法，建立了考虑轮胎侧偏角的无人车三自由度动力学模型，并在此模型中加入动力学约束条件，该模型充分考虑无人车行驶中轮胎受力造成的轮胎侧向力，并基于模型设计了模型预测轨迹跟踪控制器。通过CarSim和Simulink的联合仿真，在不同车速下且道路较为复杂的双驼峰轨迹上进行实验，结果表明所设计的轨迹跟踪控制器可以满足轨迹跟踪的要求。