基于NMPC的智能汽车变道避撞控制研究

针对无人驾驶车辆仅采用转向主动避撞控制策略难以应对复杂交通环境的问题,提出了一种基于非线性模型预测控制的变道轨迹规划与跟踪控制方法,实现了无须预先定义轨迹的实时轨迹规划。首先,分析了在高速公路上需要进行变道的场景,针对车辆在变道过程中不仅涉及横向位置的变化而且还与纵向速度有关的问题,建立了车辆横向和纵向联合非线性预测车辆模型;然后,基于模型预测控制算法可以考虑各种复杂约束、非线性等前提以实现系统性能最优控制的优势,设计了基于非线性模型预测控制(NMPC)的变道避撞控制器;最后,利用Matlab和Carsim联合仿真平台对所提方法进行了验证。仿真结果表明:所提出的方法不仅可以使车辆在复杂交通环境下成功地进行变道,而且能在变道过程中保持车身稳定、变道轨迹平滑。