文档名：适应道路曲率多变的前馈预测LQR横向控制
摘要：针对传统LQR(linearquadraticregulator)横向控制的不足,提出了一种前馈-预测LQR反馈控制,实现了曲率多变道路的跟踪控制.在传统动力学模型的基础上建立了误差模型,以误差模型为研究对象分别求解了反馈控制量和前馈控制量.为提高LQR对道路多变的适应性,根据航向和横向位置误差建立了模糊规则实时调节Q、R矩阵.同时利用道路曲率信息,设计了预测模块,实时更新预测点和预测时间,解决了传统LQR响应迟滞问题.在给定规划路径的基础上进行了硬件在环实验,测试了单、双移线多车速工况下传统LQR和前馈-预测LQR的路径跟踪效果,结果表明本文中设计的前馈-预测LQR的控制效果优于传统LQR,单移线工况下轨迹跟踪误差最大可减少4.5%,双移线工况下轨迹跟踪误差最大可减少9.5%.
Abstract：ToaddresstheweaknessesofthetraditionalLQR(linearquadraticregulator)lateralcontrol,afeed-forward-predictedLQRfeedbackcontrolisproposedtorealizethetrackingcontrolofroadswithvariablecurvature.Onthebasisofthetraditionaldynamicmodel,theerrormodelisbuilt,andthefeedbackcontrolquantityandthefeedforwardcontrolquantityaresolvedrespectivelywiththeerrormodelastheresearchobject.ToimprovetheadaptabilityofLQRtoroadchangeability,theQandRmatricesareadjustedinrealtimebasedonthefuzzyruleswhicharemadeaccordingtotheheadingandlateralpositionerrors.Meanwhile,theroadcurvatureinformationisemployedtobuildapredictionmoduleandupdatethepredictionpointandtimeinrealtimetoaddresstheproblemoftraditionalLQRresponsehysteresis.Basedonthegivenplanningpath,hardware-in-the-loopexperimentsareconducted,andthepathtrackingeffectsoftraditionalLQRandfeed-forward-predictedLQRundersingle-shiftanddouble-shiftmulti-vehiclespeedconditionsaretested.OurresultsshowthecontroleffectofthenewlydevelopedpredictiveLQRissuperiortothatoftraditionalLQR,andthetrajectorytrackingerrorisreducedby4.5%undersingle-lineshiftconditionand9.5%underdouble-lineshiftcondition.
作者：孙福昌 邵金菊 单少飞 谢生龙Author：SUNFuchang SHAOJinju SHANShaofei XIEShenglong
作者单位：山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博255000
刊名：重庆理工大学学报
Journal：JournalofChongqingInstituteofTechnology
年，卷(期)：2024, 38(3)
分类号：U461
关键词：自动驾驶 路径跟踪 横向控制 线性二次型调节器 预测控制
Keywords：driverless pathtracing latercontroller linearquadraticregulator predictivecontrol
机标分类号：TP23U461TP13
在线出版日期：2024年3月25日
基金项目：山东省自然基金适应道路曲率多变的前馈-预测LQR横向控制[
期刊论文] 重庆理工大学学报--2024, 38(3)孙福昌 邵金菊 单少飞 谢生龙针对传统LQR(linearquadraticregulator)横向控制的不足,提出了一种前馈-预测LQR反馈控制,实现了曲率多变道路的跟踪控制.在传统动力学模型的基础上建立了误差模型,以误差模型为研究对象分别求解了反馈控制量和前馈控...参考文献和引证文献
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