基于模拟退火算法的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制.pdf

第２９卷　第１１期 重 庆 理 工 大 学 学报（自然科学） ２０１５年１１月 Ｖｏｌ．２９　　Ｎｏ．１１ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｎｏｖ．２０１５  ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１５．１１．０１８ 基于模拟退火算法的无人驾驶车辆 轨迹跟踪控制 王　浩，林　，张尧文 （南京航空航天大学 能源与动力学院车辆工程系，南京　２１００１６） 摘　　　要：研究了基于模拟退火算法（ＳＡ）的无人驾驶车辆横向控制策略。建立了线性离散 车辆运动学预测模型，考虑位姿偏差和控制量的变化设计目标函数，运用模拟退火算法（ＳＡ）对 目标函数进行求解并获得当前时刻的控制增量，进而实现无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制。通过 在低速组合轨迹工况下的仿真结果表明：在不同的车速下，该控制策略能够保证车辆快速平稳 地跟踪给定参考轨迹，位置误差能够控制在０．０５ｍ之内，具有较好的控制效果。 关　键　词：无人驾驶车辆；模型预测控制；模拟退火算法；轨迹跟踪 中图分类号：ＴＰ２７３　　　　文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１５）１１－０１０６－０６ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｒａｊｅｃｔｏｒｙＴｒａｃｋｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌｏｆＳｅｌｆＤｒｉｖｉｎｇＶｅｈｉｃｌｅ ＢａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌａｔｅｄＡｎｎｅａｌｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍ ＷＡＮＧＨａｏ，ＬＩＮＦｅｎ，ＺＨＡＮＧＹａｏｗｅｎ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｔｅｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇ（ＳＡ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｆｏｒｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｔｒａｃｋｉｎｇｏｆｓｅｌｆｄｒｉｖｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｌｉｎｅａｒｄｉｓｃｒｅｔｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｏｓｅｅｒｒｏｒ，ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇ（ＳＡ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｏｂ ｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｖａｒｉａｂｌｅｓａｎｄｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆｌｏｗｓｐｅｅｄａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｅｅｄｓ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙｇｕａｒａｎｔｅｅｓｔｈａｔｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｃａｎｆｏｌｌｏｗｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｓｔａｂｌｙａｎｄｒａｐｉｄｌｙｗｉｔｈｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔ，ａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｃａｎｂｅｋｅｐｔｗｉｔｈｉｎ０．０５ｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｌｆｄｒｉｖｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅ；ｍｏｄｅｌｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇ；ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｔｒａｃｋｉｎｇ 　　收稿日期：２０１５－０６－２８ 基金项目：国家自然科学基金资助项目；江苏省博士后科研资助计划项目（１３０２０２０Ｃ）；中央高校基本科 研业