MPC-Based Trajectory Tracking Controller for Autonomous Vehicles

弹道 跟踪(教育) 计算机科学 控制理论(社会学) 控制器(灌溉) 模型预测控制 车辆动力学 控制工程 人工智能 工程类 控制(管理) 汽车工程 物理 心理学 教育学 天文 农学 生物
作者
Shicong Pan,Jun Lu,Yinquan Yu,Dequan Zeng,Jinwen Yang,Yiming Hu,Zhiqiang Jiang,Dengcheng Liu
出处
期刊:SAE technical paper series 卷期号:1 被引量:1
标识
DOI:10.4271/2025-01-8026
摘要

Trajectory tracking control is a critical component of the autopilot system, essential for achieving high-performance autonomous driving. This paper presents the design of a stable, reliable, accurate, fast, and robust trajectory tracking controller. Specifically, a lateral and longitudinal trajectory tracking controller based on a linear parameter time-varying model predictive control (LPV-MPC) framework is designed. Firstly, a three-degree-of-freedom vehicle dynamics model and a tracking error model are established. Secondly, a multi-objective function and constraints considering tracking accuracy and lateral stability are formulated, and the quadratic programming (QP) method is employed to solve the optimization problem. Finally, PID speed tracking control is introduced in the longitudinal control scheme for comparison with the proposed MPC longitudinal speed control. A step velocity tracking test validates the effectiveness of the MPC speed tracking controller. In the lateral control scheme, double lane change and circumferential tests are designed to assess the comprehensive performance of the controller under medium-low adhesion road conditions. Additionally, the trajectory tracking performance of the proposed MPC controller is evaluated by comparing it with traditional Sliding Mode Control (SMC) and Linear Quadratic Regulator (LQR) trajectory tracking controllers. The simulation results indicate that the maximum heading error of the MPC controller is less than 0.09 rad, the heading error remains within 0.05 rad, and the front wheel angle stabilizes within 7.5 degrees under both operating conditions. Furthermore, the MPC controller ensures tracking accuracy and smoothness without any obvious jitter while minimizing control inputs to achieve optimal control, thereby significantly enhancing the accuracy and stability of the vehicle's trajectory tracking.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Jasper的应助被正直笑槐采纳,获得10
1秒前
Rolly发布了新的文献求助10
1秒前
阿木完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
123发布了新的文献求助10
3秒前
自然1111发布了新的文献求助10
3秒前
英俊的铭的应助被Jazmin采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
英姑的应助被托马斯之夫采纳,获得10
5秒前
细心败发布了新的文献求助10
7秒前
GQ完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
aaaa的应助被yyy采纳,获得30
8秒前
眨眼发布了新的文献求助30
9秒前
wanci的应助被马铣飞采纳,获得10
9秒前
moonriver完成签到 ,获得积分10
10秒前
青衣完成签到,获得积分10
10秒前
connie发布了新的文献求助10
10秒前
NexusExplorer的应助被礼拜一采纳,获得10
10秒前
朱华彪完成签到,获得积分10
11秒前
所所的应助被求助采纳,获得10
11秒前
Lucas的应助被屈屈采纳,获得10
12秒前
爱吃板栗的松鼠完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
学术高地发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
华仔的应助被拼搏的妙彤采纳,获得10
13秒前
14秒前
14秒前
111完成签到,获得积分10
14秒前
CSY完成签到,获得积分10
14秒前
niu完成签到 ,获得积分10
14秒前
Ava的应助被谨慎的翩跹采纳,获得10
15秒前
kk关闭了kk的文献求助
16秒前
kk关闭了kk的文献求助
16秒前
kk关闭了kk的文献求助
16秒前
kk关闭了kk的文献求助
16秒前
kk关闭了kk的文献求助
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
From Scaling and Perturbation to Stability 5000
Les Mantodea De Guyane 2000
Energie-Contracting 1500
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8030724
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9469837
关于积分的说明 21240451
捐赠科研通 7600560
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3388536
关于科研通互助平台的介绍 2520882
邀请新用户注册赠送积分活动 2425393