基于预瞄时间自适应的无人车路径跟踪控制

doi:10.3969/j.issn.1674-0696.2025.11.03

重庆交通大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (11): 18-25.DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.11.03

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基于预瞄时间自适应的无人车路径跟踪控制

田杰1，吴桐1，潘新2，王晓琪3

(1. 南京林业大学汽车与交通工程学院，江苏南京 210037； 2. 奇瑞汽车股份有限公司，安徽芜湖 241009； 3. 南京东华智能转向系统有限公司，江苏南京 211106)

收稿日期:2024-11-06 修回日期:2025-02-15 发布日期:2025-11-27
作者简介:田杰(1971—)，女，湖北荆门人，副教授，博士，主要从事车辆系统动力学控制、无人驾驶等方面的研究。E-mail：njtianjie@163.com
基金资助:
江苏省产业前瞻与关键核心技术重点项目(BE2022053-2)

Path Tracking Control of Unmanned Vehicle Based on Adaptive Preview Time

TIAN Jie1, WU Tong1, PAN Xin2, WANG Xiaoqi3

(1. College of Automobile and Traffic Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037,Jiangsu, China; 2. Chery Automobile Co., Ltd., Wuhu 241009, Anhui, China; 3. Nanjing Donghua Intelligent Steering System Co., Ltd., Nanjing 211106, Jiangsu, China)

Received:2024-11-06 Revised:2025-02-15 Published:2025-11-27

摘要/Abstract

摘要： 无人车路径跟踪控制是自动驾驶领域的关键技术之一，选择轮毂电机驱动无人车作为研究对象，设计了一种预瞄时间自适应的路径跟踪控制器。首先，建立了二自由度单轨的理想自行车模型；其次，基于模型预测控制算法，设计了预瞄时间固定的无人车路径跟踪控制器，计算了跟踪参考路径所需的前轮转角；在此基础上，基于模糊控制原理，设计了预瞄时间自适应的无人车路径跟踪控制器；通过MATLAB/Simulink仿真验证，结果表明：与预瞄时间固定的控制器相比，预瞄时间自适应的控制器的横向偏差降低了21.5%，横摆角偏差降低了17.2%，具有更高的路径跟踪精度。

关键词: 车辆工程；无人车；自适应；模糊控制；模型预测控制；路径跟踪控制

Abstract: The path tracking control of unmanned vehicle is one of the key technologies in the field of autonomous driving. The hub motor driven unmanned vehicle was selected as the research object, and a path tracking controller with adaptive preview time was designed. Firstly, the ideal autonomous vehicle model of two-degree-of-freedom monorail was established. Secondly, based on the model predictive control algorithm, a path tracking controller of unmanned vehicle with fixed preview time was designed, and the front wheel angle required for tracking the reference path was calculated. On this basis, based on the fuzzy control principle, a path tracking controller of unmanned vehicle with adaptive pre-view time was designed. Through the verification of MATLAB/Simulink simulation, the results show that compared with the controller with fixed preview time, the controller with adaptive preview time reduces the lateral deviation by 21.5% and the yaw angle deviation by 17.2% and has higher path tracking accuracy.

Key words: vehicle engineering; unmanned vehicles; adaptive; fuzzy control; model predictive control; path tracking control

中图分类号:

U469.72

田杰1，吴桐1，潘新2，王晓琪3. 基于预瞄时间自适应的无人车路径跟踪控制[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2025, 44(11): 18-25.

TIAN Jie1, WU Tong1, PAN Xin2, WANG Xiaoqi3. Path Tracking Control of Unmanned Vehicle Based on Adaptive Preview Time[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2025, 44(11): 18-25.

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