自动驾驶技术：结合PID和MPC的电动车横向与纵向精准控制策略

简介：
本文探讨了在电动车中应用PID与模型预测控制(MPC)相结合的方法，以实现车辆横向及纵向运动的精确操控，提升自动驾驶系统的性能。 在自动驾驶技术的研究中，本段落探讨了一种基于PID与MPC的电动车横向纵向高精度控制策略。其中，在车辆横纵向控制方面，纵向采用PID控制器来调整前轴左右车轮力矩以实现加减速操作；而横向则运用了模型预测控制（MPC）方法。 对于纵向方向上的速度调节，传统的油门刹车标定表中的PID控制器被改进为适用于电动车的版本。它通过精确地控制轮端力矩实现了车辆在纵向方向上的加速与减速功能。 至于横向运动控制，则是基于三自由度车辆动力学模型构建，并假设轮胎工作于线性区间内。结合MPC结构特性，利用状态轨迹法对非线性动力学模型进行线性化处理并离散采样，以实现精确的横向定位控制。车辆参考路径由一系列五次多项式构成的离散点组成。 实验条件设定为车辆初始速度70km/h，并在此条件下评估了系统的性能表现：结果显示在侧向位移跟踪及纵向车速跟随方面均表现出良好的效果，尽管后者存在一定的误差；同时，在质心侧偏角和四个车轮转角控制上也达到了预期目标。整个过程中，控制系统能够连续且稳定地工作。 该研究使用Matlab Simulink 2021a与Carsim 2019.0软件进行仿真验证，并提供了详细的视频演示以帮助初学者理解这一复杂技术的实际应用情况。如有兴趣深入探讨相关细节或寻求更多资源，请通过邮件方式联系作者。