基于模型预测控制的无人驾驶车辆纵向跟车控制研究.pdf

第１３卷　 第４期 智　 能　 计　 算　 机　 与　 应　 用 　 ２０２３年４月 　 　 Ｖｏｌ．１３ Ｎｏ．４ 　 Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 　 Ａｐｒ． ２０２３ 　 　 　 　 　 　 － － － 文章编号：２０９５ ２１６３（２０２３）０４ ０１６３ ０５ 中图分类号：Ｕ４６３．６ 文献标志码：Ａ 基于模型预测控制的无人驾驶车辆纵向跟车控制研究 王　 峥，李欣格，张天慈 （南京林业大学 汽车与交通工程学院，南京２１００３７） 摘　 要：为提升自适应巡航系统（ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ＡＣＣ）在纵向跟车工况下的安全性及乘车舒适性，基于模型预测控制 （ｍｏｄｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ＭＰＣ）设计了面向无人驾驶车辆的跟车控制器，并在Ｍａｔｌａｂ／ Ｃａｒｓｉｍ联合仿真平台中搭建仿真模型， 对该控制器在纵向跟车工况下的有效性进行验证，仿真结果表明：基于ＭＰＣ 的控制器可以使车辆在纵向跟车工况下实现稳 定速度跟随并保持安全车距，同时车辆的实际加速度与期望加速度一致，能够保持在舒适范围内。 关键词：无人驾驶车辆； 自适应巡航系统；模型预测控制；纵向跟车 － Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃａｒ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｕｎｍａｎｎｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｏｄｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ，ＬＩ Ｘｉｎｇｅ，ＺＨＡＮＧ Ｔｉａｎｃｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００３７，Ｃｈｉｎａ） － 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ （ＡＣＣ） ｉｎ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃａｒ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒｕｎｍａｎｎｅｄｖｅｈｉｃｌｅｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｍｏｄｅｌｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＰＣ）．Ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ － － ｉｓｂｕｉｌｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｔｌａｂ／ Ｃａｒｓｉｍ ｃｏ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｉｎ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃａｒ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎＭＰＣｃａｎ ｍａｋｅｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅａｃｈｉｅｖｅ ｓｔａｂｌｅ ｓｐｅｅｄｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｎｄ － ｍａｉｎｔａｉｎ ｓａｆｅ ｖｅｈｉｃｌｅｄｉｓｔａｎｃｅｉｎｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｃａｒ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌ