Intelligent vehicle lateral control strategy research based on feedforward + predictive LQR algorithm with GA optimisation and PID compensation

PID控制器 前馈 模型预测控制 控制理论(社会学) 补偿(心理学) 计算机科学 控制(管理) 算法 控制工程 温度控制 人工智能 工程类 心理学 精神分析
作者
Zhu’An Zheng,Zimo Ye,Xiangyu Zheng
出处
期刊:Scientific Reports [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41598-024-72960-5
摘要

Targeting the lateral motion control problem in the intelligent vehicle autopilot structural system, this paper proposes a feedforward + predictive LQR algorithm for lateral motion control based on Genetic Algorithm (GA) parameter optimisation and PID steering angle compensation. Firstly, based on the vehicle dynamics tracking error model, the intelligent vehicle LQR lateral motion controller as well as the feedforward controller are designed, and upon which the predictive controller is added to eliminate the system lag.Subsequently, exploiting the advantage that the PID algorithm is not model-based, a PID steering angle compensation controller that can directly control and correct the lateral error is designed. Second, a LQR controller based on path tracking deviation is designed by using the parameter rectification method of genetic algorithm (GA), which optimizes the control parameters of the lateral motion controller and improves the adaptivity of the control accuracy. Finally, Based on the Carsim-Simulink co-simulation platform, the simulation validation and analysis of double lane change (DLC) test and circular condition test (CCT) are carried out, and the results indicate that compared with the other two LQR controllers, the optimised controllers improved more than 50% in lateral error and heading error control, and the vehicle sideslip angle and vehicle yaw rate are in the range of -0.05° to 0.05° and - 0.15 rad/s to 0.10 rad/s, and it showed improved performance in tracking accuracy and satisfied vehicle stability constrains.

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