四轮独立驱动与模型预测控制MPC的路径跟踪及稳定性控制（上层4WS+DYC，下层阿克曼转向及最小轮胎负荷率驱动力矩分配）

简介：
本文探讨了采用四轮独立驱动和模型预测控制(MPC)技术实现精确路径跟踪及车辆稳定性的方法，通过上下层控制系统协同工作，优化车辆操控性能。 在当前汽车技术的发展趋势中，四轮独立驱动系统作为一种先进的动力输出方式被广泛应用，以提升车辆的性能与安全性。这种设计使得每一车轮都能获得单独的动力供应，从而提高了牵引力控制及灵活性。尤其是在复杂或恶劣路况下驾驶时，该系统的精确转向路径跟踪功能显得尤为重要。 现代汽车的安全控制系统中不可或缺的一部分是稳定性控制技术，它通过实时监控车辆状态，并自动调整动力输出和制动系统以确保行驶稳定。模型预测控制（MPC）是一种先进的策略，能够预见未来的行为并在每个步骤优化性能表现，在四轮独立驱动系统的应用下能显著提升路径跟踪能力和稳定性。 上层控制系统通常包括四轮转向（4WS）及直接横摆力矩控制（DYC）。前者通过让后轮也参与转向来改善低速与高速行驶时的操控性；后者则在转弯过程中增强车辆稳定性和响应。这些策略协同作业，确保了汽车能按照预定路径准确且稳定地行驶。 下层控制系统主要涉及阿克曼转向分配和最小轮胎负荷率驱动力矩分配。前者保证了内外轮转角差异的最佳状态，在提高转向精度的同时增强了稳定性；后者则致力于合理分布每个车轮的动力输出以减少磨损并提升燃油经济性。 结合四轮独立驱动与车辆稳定性控制的模型预测控制系统，通过上下层协调工作提供了全面的解决方案。这不仅提高了汽车性能和安全性，还优化了能源使用效率，并成为未来智能驾驶技术发展的关键方向。