摘要(Abstract)：
针对无人驾驶方程式赛车在变速和复杂曲率赛道条件下难以保证横向运动控制精度与行驶稳定性的问题，提出基于纯追踪控制与模型预测控制的横向运动混合控制策略；以赛车纵向车速作为依据，设计控制模式切换逻辑，当赛车处于低速行驶工况时采用纯追踪控制，高速行驶时采用模型预测控制，并使用模糊控制算法设计切换控制器，实现2种算法的平滑切换；使用CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真实验进行验证。结果表明，在变速与复杂曲率赛道条件下，所提出的控制策略能保证无人驾驶方程式赛车横向位置误差小于0.2 m,质心侧偏角小于0.15°,具有较好的跟踪精度与行驶稳定性。
关键词(KeyWords)： 无人驾驶方程式赛车;行驶稳定性;模型预测控制;纯追踪控制;横向运动控制
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(51675257);; 北京信息科技大学机电系统测控北京市重点实验室资助项目(KF20202223201);; 辽宁省科技攻关计划项目(201706020)
作者(Author): 张苏才,李刚,王立勇,宿焱
DOI: 10.13349/j.cnki.jdxbn.20211214.003
参考文献(References)：
[1] 郭景华，李克强，罗禹贡.智能车辆运动控制研究综述[J].汽车安全与节能学报，2016,7(2):151-159.
[2] HU C,WANG R R,YAN F J.Output constraint control on path tracking of four-wheel independently actuated autonomous ground vehicles[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2016,65(6):4033-4043.
[3] 吕文杰，马戎，李岁劳，等.基于纯追踪模型的路径跟踪改进算法[J].测控技术，2011,30(7):93-96,100.
[4] KAYACAN E,RAMON H,SAEYS W.Robust trajectory tracking error model-based predictive control for unmanned ground vehicles[J].IEEE/ASME Transactions on Mechatronics,2016,21(2):806-814.
[5] 王家恩，陈无畏，王檀彬，等.基于期望横摆角速度的视觉导航之智能车辆横向控制[J].机械工程学报，2012,48(4):108-115.
[6] 陈涛，陈东.基于神经网络滑模的智能车辆横向控制[J].传感器与微系统，2017,36(5):63-67.
[7] 张亮修，吴光强，郭晓晓.自主车辆线性时变模型预测路径跟踪控制[J].同济大学学报(自然科学版),2016,44(10):1595-1603.
[8] 熊璐，杨兴，卓桂荣，等.无人驾驶车辆的运动控制发展现状综述[J].机械工程学报，2020,56(10):127-143.
[9] 赵凯，朱愿，冯明月，等.基于多点序列预瞄的自动驾驶汽车路径跟踪算法研究[J].汽车技术，2018(11):1-5.
[10] FAN Z S,CHEN H.Study on path tracking control method for automatic parking system based on LQR[J].SAE International Journal of Passenger Cars:Electronic and Electrical Systems,2017,10(1):41-49.
[11] 陈虹.模型预测控制[M].北京：科学出版社，2013:6-9.
[12] 龚建伟，姜岩，徐威.无人驾驶车辆模型预测控制[M].北京：北京理工大学出版社，2014:114-134.
[13] 陈龙，邹凯，蔡英凤，等.基于NMPC的智能汽车纵横向综合轨迹跟踪控制[J].汽车工程，2021,43(2):153-161.
[14] 卢红生，刘斌，蒋峥，等.基于MMPC的无人汽车轨迹跟踪控制[J].高技术通讯，2020,30(2):203-212.
[15] 唐传茵，赵懿峰，赵亚峰，等.智能车辆轨迹跟踪控制方法[J].东北大学学报(自然科学版),2020,41(9):1297-1303.
[16] 邹旭东，贾志强，张丽霞.智能车路径跟踪与稳定性的模型预测控制[J].济南大学学报(自然科学版),2021,35(4):315-321,328.
[17] 蔡英凤，李健，孙晓强，等.智能汽车路径跟踪混合控制策略研究[J].中国机械工程，2020,31(3):289-298.
[18] 余志生.汽车理论[M].6版.北京：机械工业出版社，2018:161-163.
