1.基于模型补偿的智能车辆轨迹跟踪模型预测控制方法,其特征在于包括:建立2自由度车辆动力学模型模拟智能车辆;
构建由线性误差模型、预测模型和目标函数组成的模型预测控制系统,将车辆动力学模型模的微分形式进行离散线性化得到线性误差模型,将其作为模型预测控制器的预测模型,选取状态量 作为线性误差模型的输入,以预测模型的输出 与期望轨迹 之间的偏差设计目标函数,求取最优控制量前轮偏角δf0,同时将最优控制序列反馈给预测模型;vx,vy分别为车辆质心处的纵向、横向速度; 分别为车辆质心处的横摆角、横摆角速度;X,Y分别为全局坐标系下车辆的纵向、横向位置;Yref为车辆横向位置的期望值; 为车辆横摆角的期望值;
所述线性误差模型:
ξ(k+1)=Ak,tξ(k)+Bk,tu(k)+dk,tq(k)=Ck,tξ(k)
式中:
式中,ξ(k)为k时刻状态量的值;ξ(k+1)为k+1时刻状态量的值;u(k)为k时刻的控制量的值;q(k)为k时刻输出量的值;dk,t状态量与参考状态量之间的偏差;T为采样时间;
目标函数:
式中: 是在t时刻的优化变量;qdyn(t+i|t)表示的是在t+i时刻的预测方程的输出变量;qref(t+i|t)表示的是在t+i时刻期望轨迹的参考量,ρ为权重系数,ε为松弛因子,ξdyn(t)∈Rn为n状态变量,udyn(t-1)∈Rm为m维控制变量,Np预测时域,Q,R为权重矩阵;
约束条件:
s.t.ξk+1,t=f(ξdyn,t,udyn,t),k=t,...t+Np-1Udyn,min≤Uk,t≤Udyn,max,k=t,...t+Np-1ΔUdyn,min≤ΔUk,t≤ΔUdyn,max,k=t,...t+Nc-1ε>0
将车辆当前运动轨迹和期望轨迹的误差e以及误差变化 作为RBF神经网络的输入,RBF神经网络的实际输出为 将 倍乘矩阵-A0得到 其中,δf1为自适应RBF神经网络补偿的前轮偏角; m为整车质量,lf为前轮到车辆质心的距离,ccf为前轮的横向侧偏刚度;
模型预测控制系统输出的最优控制量前轮偏角δf0和自适应RBF神经网络补偿的前轮偏角δf1组成最终智能车辆的输入δf,即δf=δf0+δf1。
2.根据权利要求1所述基于模型补偿的智能车辆轨迹跟踪模型预测控制方法,其特征在于:所述车辆动力学模型为式中,δf为前轮转角;lf,lr分别为前、后轮到车辆质心的距离; 分别为车辆质心处的纵向加速度;Iz为车辆绕z轴转动惯量;ccf,ccr分别为前、后轮的横向侧偏刚度;为车辆质心处的横摆角加速度; 为全局坐标系下车辆的纵向速度、横向速度。
3.根据权利要求2所述基于模型补偿的智能车辆轨迹跟踪模型预测控制方法,其特征在于:将模型预测控制器中的所述车辆动力学模型转换为如下状态方程:其中,矩阵A0、B0和C0分别为:
4.根据权利要求1或3所述的基于模型补偿的智能车辆轨迹跟踪模型预测控制方法,其特征在于:取 为所述车辆动力学模型不确定部分,式中: 假设真实的车辆动力学模型为 ΔA=A-A0,ΔB=B-B0,ΔC=C-C0。
5.根据权利要求1所述基于模型补偿的智能车辆轨迹跟踪模型预测控制方法,其特征在于:所述RBF神经网络包括输入层、隐含层和输出层;输入层包含2个神经元,隐含层包含5个神经元,输出层有1个神经元;将高斯基函数作为神经元作用函数。