基于DBO-LQR和MPC的智能车轨迹跟踪控制

程超, 贺容波, 何浩然, 闫强

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安徽工业大学学报(自然科学版) ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (05) : 507-515.

基于DBO-LQR和MPC的智能车轨迹跟踪控制

  • 程超, 贺容波, 何浩然, 闫强
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摘要

为提高智能车辆轨迹跟踪的精度和稳定性,提出1种基于蜣螂优化(DBO)算法优化的线性二次型调节器(LQR)与模型预测控制(MPC)的横向、纵向控制策略。构建车辆动力学模型和基于Frenet坐标系下的横向误差模型,设计带有前馈的横向LQR控制器,利用蜣螂优化算法确定LQR控制器权重系数;基于MPC实现纵向速度和位置的跟踪,利用纵向速度联结横向控制器与纵向控制器,同时对车辆的速度和转向进行控制;最后基于CarSim和Matlab/Simulink联合仿真平台在不同道路工况下进行仿真实验,验证所提策略的有效性。结果表明:在城市道路泊车、城市道路换道、高速公路换道3种工况下,车辆的最大横向跟踪误差均小于0.010 m、航向偏差在0.025 0 rad内;横摆角速度及前轮转角变化比较平稳、无明显抖动,所提策略可有效提高车辆跟踪轨迹的精度和稳定性。

关键词

智能车辆 / 轨迹跟踪 / 横纵向控制 / 蜣螂优化算法(DBO) / 线性二次型调节器(LQR) / 模型预测控制(MPC)

中图分类号

U463.6 / TP273

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程超, 贺容波, 何浩然, 闫强. 基于DBO-LQR和MPC的智能车轨迹跟踪控制. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2024, 41(05): 507-515

基金

安徽省科技重大专项(16030901032); 安徽省博士后研究人员科研业务基金项目(2017B145)

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