一种改进非线性模型预测轨迹跟踪控制方法研究

作者：李文超; 刘美如^*; 丁华; 梁军; 张春

来源：重庆理工大学学报：自然科学, 2023, 37(11): 40-50.

• 非线性模型预测控制
• 前进/倒车运动学
• 龙格库塔
• 动态移动分块矩阵

在狭窄场景中(如停车场)车辆运动空间有限并与障碍物距离较近，车辆在行进过程中容易造成擦碰。为避免此类事故的发生，需要进一步优化车辆跟踪控制算法，以提高其控制精度和计算效率。为此，提出了一种改进的非线性模型预测车辆轨迹跟踪控制方法。该方法采用改进的二阶龙格库塔方法对汽车前进/倒车运动学模型进行离散化处理；针对非线性优化导致的计算负担问题，提出一种基于动态的移动分块矩阵策略来约束控制量，以减少独立输入量的数目，降低计算复杂度。仿真结果表明：所提的控制方法相较于前馈PID以及原NMPC,在横向误差方面分别减小了50.4%、28.21%;在航向误差方面分别减小了19.58%、12.53%。在梯形和弯曲轨迹下，求解时间相较于原NMPC分别减少了28.73%、9.89%。因此，所提方案在跟踪精度与数值求解效率方面得到了明显的提升。

• 单位
  江苏大学京江学院; 江苏大学