无人驾驶技术应用(下)——基于改进模型预测控制算法的无人物流车辆控制系统的设计

1

作者 程增木 《汽车维修与保养》 2023年第11期58-59,共2页

4.约束函数的设计车辆在启用车道保持功能时,需要设计约束函数对模型预测控制器进行约束,满足车辆行驶的安全性、稳定性和可靠性。车辆保持系统的动力学控制主要集中在车辆的横向控制中,因此需要对车辆的前轮转角u2及前轮转角的增量△u_... 4.约束函数的设计车辆在启用车道保持功能时,需要设计约束函数对模型预测控制器进行约束,满足车辆行驶的安全性、稳定性和可靠性。车辆保持系统的动力学控制主要集中在车辆的横向控制中,因此需要对车辆的前轮转角u2及前轮转角的增量△u_(2)进行约束。 展开更多

关键词 模型预测控制器 前轮转角 横向控制 约束函数 动力学控制 车辆控制系统 无人驾驶技术 模型预测控制算法

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基于改进模型预测控制的机器人自适应路径跟踪控制方法 被引量：1

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作者 应泽华 王立辉 +1 位作者 顾炜琪 许宁徽 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期1142-1150,共9页

针对轮式机器人在地头转向路径跟踪误差累积的问题,提出一种基于自适应速度跟踪的改进模型预测控制算法。首先,设计基于模糊理论的自适应速度预测算法,研究不同横向偏差和预览道路曲率下的路径跟踪精度,得到纵向速度与横向偏差和道路曲... 针对轮式机器人在地头转向路径跟踪误差累积的问题,提出一种基于自适应速度跟踪的改进模型预测控制算法。首先,设计基于模糊理论的自适应速度预测算法,研究不同横向偏差和预览道路曲率下的路径跟踪精度,得到纵向速度与横向偏差和道路曲率的模糊规则表。其次,对模型预测控制算法中的状态方程进行横纵向分离,设计滑模控制算法进行纵向速度跟踪控制。最后,在实际车辆平台上,针对U型和平滑型两种地头转向路径对所提算法进行实验验证。实验结果表明,相较于传统模型预测控制算法,所提算法路径跟踪精度提升28.9%。 展开更多

关键词 轮式机器人 速度预测 模糊控制理论 路径跟踪 模型预测控制算法

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路径跟踪控制算法仿真分析与试验验证 被引量：7

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作者 赵颖 俞庭 +2 位作者 张琪 杨洪涛 宋胜 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2022年第7期15-24,共10页

为探究车辆路径跟踪算法性能差异及适用性规律,分别构建基于预瞄的纯跟踪(PP)算法、前轮反馈控制算法和模型预测控制(MPC)算法的车辆模型,在圆环、蛇行和低、中、高速等工况下进行Simulink和CarSim联合仿真并分析横向控制效果。结果表明... 为探究车辆路径跟踪算法性能差异及适用性规律,分别构建基于预瞄的纯跟踪(PP)算法、前轮反馈控制算法和模型预测控制(MPC)算法的车辆模型,在圆环、蛇行和低、中、高速等工况下进行Simulink和CarSim联合仿真并分析横向控制效果。结果表明:PP算法预瞄距离越短,横向控制精度越高,但稳定性越弱,低速鲁棒性较好;前轮反馈控制算法在高速下具有更小的横向控制误差,且增益系数k影响控制精度;相较于前两者,MPC算法在不同速度下均具有良好的横向跟踪性能。最后,开展实车试验对比验证3种算法的跟踪性能,结果表明,在同一工况下,MPC算法具有更优的跟踪性能。 展开更多

关键词 路径跟踪 预瞄理论 纯跟踪算法 前轮反馈控制算法 模型预测控制算法

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基于模型预测控制的无人驾驶汽车的轨迹跟踪 被引量：4

4

作者 李金良 郝亮 曹植 《汽车工程师》 2017年第10期33-35,共3页

为了更好地实现线性时变模型预测控制算法的低速直线轨迹跟踪控制效果验证,该文采用MATLAB/Simulink软件搭建基于运动学模型的线性时变模型预测控制算法,通过实际曲线与理想曲线的仿真对比分析,从而有效证明该控制算法能够保证无人驾驶... 为了更好地实现线性时变模型预测控制算法的低速直线轨迹跟踪控制效果验证,该文采用MATLAB/Simulink软件搭建基于运动学模型的线性时变模型预测控制算法,通过实际曲线与理想曲线的仿真对比分析,从而有效证明该控制算法能够保证无人驾驶汽车在一定工况下具有良好的稳定性和安全性,为无人驾驶汽车轨迹跟踪控制算法的研究奠定了一定的基础。 展开更多

关键词 无人驾驶汽车 线性时变 模型预测控制算法 低速直线轨迹跟踪 运动学模型

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智能汽车主动避撞工况的高实时预测控制 被引量：1

5

作者 段京良 陈良发 +4 位作者 王文轩 焦春绚 刘征宇 马飞 李升波 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期580-590,共11页

为满足复杂交通场景下智能汽车轨迹跟踪避撞控制的高实时性要求,该文采用了一种循环模型预测控制算法(RMPC)将在线优化问题转化为循环策略参数的离线求解,并进行了仿真试验。根据车辆主动避撞的约束条件,引入惩罚函数将约束型主动避撞... 为满足复杂交通场景下智能汽车轨迹跟踪避撞控制的高实时性要求,该文采用了一种循环模型预测控制算法(RMPC)将在线优化问题转化为循环策略参数的离线求解,并进行了仿真试验。根据车辆主动避撞的约束条件,引入惩罚函数将约束型主动避撞优化控制问题转化为无约束有限时域最优控制问题;进而利用循环函数逼近得到不同预测步长控制问题的最优解;最后将算法部署到原型控制器,结合CarSim平台验证了算法的避撞性能以及在线计算的高效性。结果表明:预测步数从12增加到20步,避撞过程最小车距由0.34 m提升至1.38 m,千次实验碰撞次数由44下降到0;与常用在线优化求解器相比,该算法在预测步数为15时,其计算效率提升超过5.6倍。 展开更多

关键词 智能汽车 循环模型预测控制算法(RMPC) 循环函数 横向主动避撞

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MPC控制器的FPGA实现及其应用 被引量：4

6

作者 季冬冬 陈虹 +1 位作者 许月亭 许芳 《吉林大学学报（信息科学版）》 CAS 2014年第4期361-368,共8页

针对先进模型预测控制(MPC:Model Predictive Control)算法在线求解速度慢的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA:Field Programmable Gate Array)的MPC控制器的设计方法。通过电路分析,设计其定点模型,采用Verilog硬件描述语言... 针对先进模型预测控制(MPC:Model Predictive Control)算法在线求解速度慢的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA:Field Programmable Gate Array)的MPC控制器的设计方法。通过电路分析,设计其定点模型,采用Verilog硬件描述语言流水线方法进行RTL(Register Transfer Level)级MPC控制器设计,通过在底层设计矩阵加、减、乘等运算模块,实现MPC控制器的FPGA设计。最后以电子节气门(ETC:Electronic Throttle Control)为被控对象,通过实时仿真实验,验证了基于FPGA实现的全硬件MPC控制器的有效性与实时性。 展开更多

关键词 模型预测控制算法 现场可编程门阵列 硬件描述语言 电子节气门控制 实时仿真实验

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平衡重式叉车满载急转工况下横向稳定性控制 被引量：3

7

作者 刘显贵 杨坤全 +1 位作者 张福斌 许超 《华侨大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第2期154-159,共6页

以提高平衡重式叉车满载紧急转向工况下的横向稳定性为目标,结合叉车动力学特性,采用ADAMS软件建立某型3T平衡重式叉车整车横向动力学模型.设计一种基于模型预测算法的主动后轮转向控制器,实现叉车的主动后轮转向控制;然后,基于ADAMS与M... 以提高平衡重式叉车满载紧急转向工况下的横向稳定性为目标,结合叉车动力学特性,采用ADAMS软件建立某型3T平衡重式叉车整车横向动力学模型.设计一种基于模型预测算法的主动后轮转向控制器,实现叉车的主动后轮转向控制;然后,基于ADAMS与MATLAB/Simulink进行联合仿真计算,并根据标准EN 16203:2014进行实车稳定性试验.结果表明:所设计的主动后轮转向控制策略系统反应迅速,能有效降低叉车急转工况下的横摆角速度和侧倾角,大大提高叉车的横向稳定性;叉车满载急转过程安全稳定,横向稳定性动力学参数横向加速度和横摆角速度的最大值分别降低16.47%和25%. 展开更多

关键词 平衡重式叉车 横向稳定性 模型预测控制算法 急转工况 动力学特性 主动后轮转向控制

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基于PD-RMPC算法解决弹性体高超声速飞行器的输入饱和与状态约束问题 被引量：3

8

作者 张广豪 郭宏宇 +2 位作者 秦伟伟 张植 何兵 《航空兵器》 2017年第3期33-40,共8页

由于强不确定性、高非线性、强耦合性,输入饱和及飞行状态受约束等问题,使得控制系统的设计中存在许多难题。因此,设计一个能够解决模型不确定性和保持严格执行飞行约束的控制算法十分必要。首先,基于线性矩阵不等式(LMIs)凸优化的控制... 由于强不确定性、高非线性、强耦合性,输入饱和及飞行状态受约束等问题,使得控制系统的设计中存在许多难题。因此,设计一个能够解决模型不确定性和保持严格执行飞行约束的控制算法十分必要。首先,基于线性矩阵不等式(LMIs)凸优化的控制策略,并结合张量积模型转化方法将考虑气动热弹性因素的非线性动力学模型转变成线性参数模型(LPV);其次,将PDRMPC算法应用于LPV模型以克服输入饱和及飞行状态受限影响。这种控制策略不仅可以解决参数模型的不确定性和弹性体模型的鲁棒稳定性问题,同时也保证了在约束下的系统状态稳定。最终,数值仿真结果证实了方法的有效性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 参数依赖鲁棒模型预测控制算法 LPV模型 张量积模型转换

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智能化物流搬运机器人路径跟踪控制方法研究 被引量：2

9

作者 黄庆强 李鹏 朱芸芸 《科技通报》 2023年第7期11-16,共6页

物流搬运机器人工作时易受障碍物影响偏移规划路径,发生碰撞事件。本文提出了智能化物流搬运机器人路径跟踪控制方法,将搬运机器人系统分为底层和上层控制2个模块,分析其结构特征和工作方式。计算驱动轮线速度与角速度间的关系,经过环... 物流搬运机器人工作时易受障碍物影响偏移规划路径,发生碰撞事件。本文提出了智能化物流搬运机器人路径跟踪控制方法,将搬运机器人系统分为底层和上层控制2个模块,分析其结构特征和工作方式。计算驱动轮线速度与角速度间的关系,经过环境坐标系和机器人坐标系的变换,构建动力学模型。利用模型预测控制算法探究路径跟踪误差,建立线性误差模型,预测未来时刻机器人位置变化情况。根据预测收缩概念,设定跟踪目标函数,获得控制系统的预测输出和约束控制增量。采用积分思想设置控制器,通过积分作用消除累计误差,确保控制量与设定值更加接近,实现智能化物流搬运机器人路径跟踪控制。实验结果表明,所提方法在有障碍物或无障碍物环境下,均能保持理想的跟踪控制效果,与参考路径高度吻合,有效地提高路径跟踪控制精度。 展开更多

关键词 智能化物流 搬运机器人 路径跟踪控制 动力学建模 模型预测控制算法

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智能网联场景下纯电动客车车速规划算法研究 被引量：4

10

作者 齐善威 《汽车实用技术》 2020年第7期28-30,共3页

文章针对智能网联场景,在考虑交通信号灯SPAT信息的基础上,采用MPC模型预测控制算法对队列行驶的纯电动客车进行实时车速规划,实现了车辆交通路口前不停车跟驰行驶,同时保证了车队中各个车辆的行驶安全性、能耗经济性、驾驶平顺性及乘... 文章针对智能网联场景,在考虑交通信号灯SPAT信息的基础上,采用MPC模型预测控制算法对队列行驶的纯电动客车进行实时车速规划,实现了车辆交通路口前不停车跟驰行驶,同时保证了车队中各个车辆的行驶安全性、能耗经济性、驾驶平顺性及乘坐舒适性。 展开更多

关键词 智能网联汽车 经济车速规划 模型预测控制算法

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一种飞行器在线航路重规划方法 被引量：4

11

作者 曾剑新 周焰 何彦杰 《空军雷达学院学报》 2010年第5期333-336,共4页

针对飞行器在线航路重规划的安全性和实时性要求,将稀疏A*算法与模型预测控制中的滚动时域优化的思想相结合,提出了一种在线航路重规划方法.在飞行器探测到新的威胁时,把探测到威胁时的该段航路前面一定距离的节点作为新的起始点,并以... 针对飞行器在线航路重规划的安全性和实时性要求,将稀疏A*算法与模型预测控制中的滚动时域优化的思想相结合,提出了一种在线航路重规划方法.在飞行器探测到新的威胁时,把探测到威胁时的该段航路前面一定距离的节点作为新的起始点,并以没有进入威胁区的后续最近航路点作为目标点,使用稀疏A*算法规划出一段长为N倍于最小步长R的航路,而后飞行器沿上述规划好的航路只飞行R距离.仿真结果表明:该方法通过每规划N步,执行一步,对受到威胁影响的参考航路进行局部修改,快速避开新出现的威胁,满足实时性要求. 展开更多

关键词 飞行器 航路规划 在线重规划 稀疏A＊算法 模型预测控制算法

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基于MPC的无人驾驶车辆的轨迹跟踪 被引量：3

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作者 郝亮 李金良 +1 位作者 荣同康 邓乐康 《汽车实用技术》 2017年第20期53-55,共3页

为了更加好的实现线性时变模型预测控制算法的低速直线轨迹跟踪控制效果验证,该文采用Matlab/Simulink搭建基于运动学模型的线性时变模型预测控制算法,通过实际曲线与理想曲线仿真对比分析,从而有效证明该控制算法能够保证无人驾驶车辆... 为了更加好的实现线性时变模型预测控制算法的低速直线轨迹跟踪控制效果验证,该文采用Matlab/Simulink搭建基于运动学模型的线性时变模型预测控制算法,通过实际曲线与理想曲线仿真对比分析,从而有效证明该控制算法能够保证无人驾驶车辆在一定工况下具有良好的稳定性和安全性,为无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法的研究奠定了一定的基础。 展开更多

关键词 线性时变 模型预测控制算法 低速直线轨迹跟踪 运动学模型

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