رديابي مسير خودرو ي خودران در مسيرمنحني الخط بر مبناي مدل كنترل پيش بين

Curvilinear Path Following of an Autonomous Vehicle by Predictive Control Model

اين مقاله يك الگوريتم مبتني بر كنترل مدل پيش بين را براي رديابي مسير يك خودرو در مسير منحني الخط ارائه مي دهد. براي بيان حركت خودرو و بدست آوردن مدل ديناميك غير خطي خودرو از مدل دوچرخه با 6 متغير حالت استفاده شده است. با اعمال كردن قيود لازم سينماتيكي بر متغيرهاي حالت و كنترل و نيز با در نظر گرفتن محدوديت شتاب موتور و شتاب ترمزي از كنترل كننده مدل پيش بين براي دنبال كردن مسير مطلوب استفاده شده است. فرمول بندي مسئله كنترل با درنظر گرفتن افق پيش بين مناسب و تابع هدف بهينه سازي مرتبه دوم براي حداقل سازي همزمان خطاي مسير و تغييرات متغيرهاي كنترل بهره گرفته شده است. در فرآيند بهينه سازي ضرايب وزني مناسب براي متغيرها درنظر گرفته شده است. در انتها براي بررسي توانايي و كارآيي الگوريتم كنترلي ارائه شده در رديابي مسير مطلوب خودرو از شبيه سازي استفاده شده است. نتايج خروجي شبيه سازي بيانگر توانايي قابل قبول الگوريتم براي تعقيب مسير مورد نظر با سرعت قابل قبول و خطاي ناچيز بوده است.

This paper presents a model predictive control algorithm for path following of an autonomous vehicle in a curvilinear path. To define vehicles’, motion a nonlinear bicycle model of vehicle with 6 degrees of freedom is employed. Some kinematic constraints imposed to the state and control variables, as well as constraints on vehicle acceleration and braking deceleration for desired path following of the vehicle. Then, an appropriate prediction horizon and a quadratic optimization model is formulated and employed for minimizing the path following error and control variable’s variation of the vehicle. In the optimization computation process suitable weight coefficient for all state and control variables are considered. Finally, a simulation study is performed to analyze the capability and efficiency of the presented algorithm for following the desired path. The simulation results show that the presented path following algorithm is acceptably able to follow the desired path with acceptable accuracy and desirable speed.