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A comparative study on trajectory tracking control methods for automated vehicles
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AI
DOI：10.1038/s41598-025-01365-9.png)
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摘要
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轨迹跟踪控制作为自动驾驶系统的核心组件，对于实现高性能自动驾驶功能至关重要。因此，为设计稳定、可靠、精确、快速且鲁棒性的轨迹跟踪控制器，本文提出了三种侧向控制方案和两种纵向控制方案用于比较分析。在侧向控制中，设计了一种基于前馈和反馈的线性二次调节器（LQR）侧向控制策略。随后，提出了一种利用线性参数时变模型预测控制（MPC）方法的侧向控制器，并采用二次规划（QP）求解器处理约束优化问题。最后，开发了一种基于非线性积分滑模控制（NISMC）的侧向控制方法，该方法通过用饱和函数替代符号函数并引入积分作用，实现了零稳态误差。在纵向控制方案中，比较了模型预测控制（MPC）和比例积分微分（PID）速度跟踪控制器。通过阶跃速度跟踪测试验证了这些控制器的有效性及其各自性能指标。此外，通过设计三种不同的道路附着系数进行双车道变换测试，以及在中低附着条件下的圆形路径测试，评估了所提三种控制器的有效性及其优缺点和应用。同时，为更直观地展示三种控制器的控制特性，本文根据表2中列出的各项性能指标设计了一个5分制图表，以定量比较和分析各种控制器的综合性能。
Keyword:
Trajectory tracking control
Autonomous vehicle
Linear quadratic regulator
Model predictive control
Nonlinear integral sliding mode control
期刊
IF:
3.9
论文数:
28.1W
被引数:
83.5W
机构
暂无机构信息
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