非结构化道路下离轴式拖挂车辆主动避障控制研究

为实现离轴式拖挂车辆在非结构化道路下的主动避障,提出一种基于拖挂车辆模型预测控制的主动避障控制器,且无须全局路径与路径跟踪器支持。首先,基于刚体运动学和非完整约束建立挂接全挂车的拖挂系统运动学模型,并对其运动特性分析与验证。其次,根据拖挂系统运动学模型建立离轴式拖挂车辆的预测模型。最后,提出一种无须全局路径支持,且满足拖挂车辆转弯避碰的惩罚函数,并针对拖挂系统的安全性与稳定性设计目标函数,采用非线性求解器对目标函数优化,将优化输出离散控制序列作用于拖挂系统。仿真与实车实验表明,离轴式拖挂系统主动避障控制器能使拖挂车辆在满足剪切碰撞约束的前提下安全避障,且全挂车避障路径与非避障最短路径的横向误差及航向误差均能收敛。