智能车辆路径跟踪控制方法

作     者：李学鋆 汪怡平 苏楚奇 宫新乐 黄晋 赵晓敏 张镇涛 LI Xue-yun;WANG Yi-ping;SU Chu-qi;GONG Xin-le;HUANG Jin;ZHAO Xiao-min;ZHANGZhen-tao

作者机构：武汉理工大学汽车工程学院武汉430070 清华大学车辆与运载学院北京100084 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 

出 版 物：《控制与决策》 (Control and Decision)

年 卷 期：2024年第39卷第1期

页      面：143-150页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：湖北省支持企业技术创新发展项目(2021BA015) 湖北省科技重大项目(2021AAA006) 

主　　题：智能汽车 路径跟踪 误差动力学模型 非线性控制器 

摘      要：为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理论验证稳态控制律的正确性.为了减小外部干扰对控制性能的影响,提高控制器的可靠性,进一步设计基于车辆侧向位移误差的瞬态控制律,并利用李雅普诺夫稳定性理论验证闭环系统的稳定性.稳态控制律和瞬态控制律构成了非线性的路径跟踪控制器.通过与车辆路径跟踪常用的线性控制器和非线性控制器对比验证所提出控制方法的有效性,线性控制器选用LQR控制器,非线性控制器选用Stanley控制器.仿真结果表明,与LQR控制器相比,所提出控制方法的路径跟踪控制精度、抗干扰性和可靠性更好.与Stanley控制器相比,所提出控制方法具有更好的路径跟踪控制精度和控制收敛速度,且在大曲率路径跟踪过程中具有更好的可靠性.