基于收缩约束模型预测控制的无人车辆路径跟踪

摘要：

针对存在有界扰动的非线性无人驾驶车辆避障过程中最优路径规划跟踪问题,提出一种基于预测时域内系统输入输出收缩约束(PIOCC)的模型预测控制(MPC)方法.首先在构建目标函数时,为扩大可行性解的范围引入软约束思想,将最优规划路径的跟随问题转化为对模型预测控制优化问题的求解;其次为避免短预测时域造成闭环系统发散而导致在约束条件限定下出现无可行性解的情况,采用预测时域内系统输入输出收缩约束的方法,设计模型预测控制器;再次基于Lyapunov稳定性理论证明所设计的模型预测闭环控制系统是渐近稳定的;最后通过仿真实例验证了所提出基于PIOCC的控制策略在解决扩大可行解范围和避免闭环系统发散问题时的有效性,实现了无人驾驶车辆在路径跟踪时具有良好的快速性和稳定性.

关键词：无人驾驶车辆;软约束;输入输出收缩约束;模型预测控制;避障路径跟踪

所属期刊栏目：37

分类号：TP273(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;甘肃省高等学校产业支撑引导项目;甘肃省工业过程先进控制实验室开放基金项目

在线出版日期：2022-02-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：625-634