自动驾驶汽车路径跟踪控制发展综述Overview of the Development of Autonomous Vehicle Path Tracking Control
邓健贤,查云飞
摘要(Abstract):
路径算法的研究目的是为了保证自动驾驶汽车能够精确跟踪由决策与规划层给出的参考路径,并确保路径跟踪过程中车辆的行驶稳定性和乘坐安全性。近年来,路径跟踪控制算法的研究成果丰硕,许多学者对现有算法进行优化、创新,诞生了包括系统模型、控制理论、有无前馈信息、行驶工况方面的多种路径跟踪控制算法。通过综述路径跟踪控制算法准确性和行驶稳定性的研究现状,分析2者之间的耦合关系,梳理路径跟踪控制研究历程中各种新旧算法迭代,提出兼顾准确性和行驶稳定性的控制策略,总结自动驾驶汽车路径跟踪控制未来发展趋势。
关键词(KeyWords): 自动驾驶;路径跟踪;准确性;行驶稳定性
基金项目(Foundation):
作者(Author): 邓健贤,查云飞
DOI: 10.19822/j.cnki.1671-6329.20220139
参考文献(References):
- [1]柴梦娜,刘元盛,任丽军.无人驾驶车辆路径跟踪控制方法的研究与发展[C]//中国计算机用户协会网络应用分会2018年第二十二届网络新技术与应用年会论文集,2018:206-208+241.
- [2]彭育辉,江铭,马中原,等.汽车自动驾驶关键技术研究进展[J].福州大学学报(自然科学版), 2021, 49(5):691-703.
- [3]高琳琳,戎辉,唐风敏,等.自动驾驶汽车横向运动控制方法综述[J].汽车电器, 2019(9):1-4.
- [4]陈龙,解云鹏,蔡英凤,等.极限工况下无人驾驶车辆稳定跟踪控制[J].汽车工程, 2020, 42(8):11.
- [5]白国星,罗维东,刘立,等.矿用铰接式车辆路径跟踪控制研究现状与进展[J].工程科学学报, 2021, 43(2):193-204.
- [6]肖灵芝,王家恩.基于模糊自适应PID的智能车辆路径跟踪控制[J].专用汽车, 2011(2):68-71.
- [7]吴永刚.无人驾驶车辆自适应模型预测横向控制方法研究[D].合肥:安徽大学, 2021.
- [8] JING H, HU C, YAN F, et al. Robust H∞output-feedback control for path following of autonomous ground vehicles[C]//2015 54th IEEE Conference on Decision and Control(CDC), 2015:1515-1520
- [9]闫振争,庄继晖,程晓鸣,等.自抗扰算法在无人车路径跟踪控制中的应用[J].重庆理工大学学报(自然科学),2021, 35(3):61-70.
- [10]杨琛,蒋鑫,白波,等.遗传算法优化PID控制器参数的路径跟踪控制[J].制造业自动化, 2022, 44(5):78-81.
- [11]修彩靖,陈慧.无人驾驶车路径跟踪控制研究[J].计算机工程, 2012, 38(10):128-130.
- [12]杨子兵,周军,孙永佳,等.基于干扰观测器和改进模糊PID的农用车辆路径跟踪控制策略[J].现代制造工程,2022(1):52-60.
- [13]丁道远.基于干扰观测器的AGV路径跟踪控制策略研究[D].合肥:合肥工业大学, 2021.
- [14]冯黎,郭承军.无人车高精度定位的研究现状与发展[C]//第九届中国卫星导航学术年会论文集——S02导航与位置服务, 2018:114-117.
- [15]高伟健,储江伟,管湘源.基于CORS定位的无人驾驶路径跟踪研究[J].重庆理工大学学报(自然科学), 2021,35(3):46-52.
- [16]赵志宏,车军,王彩芸.基于模糊控制的激光叉车AGV路径追踪[J].甘肃科技纵横, 2021, 50(2):1-5.
- [17]张亚岐.基于Carsim的车辆运动轨迹跟踪算法[J].北京汽车, 2012(2):22-24.
- [18]张晓光,魏东岩,来奇峰,等.一种多系统多模型混合交互式信息融合定位方法:CN104833357A[P]. 2015-08-12.
- [19]贾志强.基于预瞄机制的智能车辆运动控制研究与应用[D].青岛:青岛理工大学, 2021.
- [20]贺祥林.无人驾驶车辆路径跟踪横纵向控制策略研究[D].长沙:湖南大学, 2020.
- [21]YAKUB F, MORI Y. Minimizing tracking error in path following control of autonomous ground vehicle[J]. Icic Express Letters, 2015, 9(6):1-7.
- [22] YU R, GUO H, SUN Z, et al.MPC-based regional path tracking controller design for autonomous ground vehicles[C]//2015 IEEE International Conference on Systems,Man, and Cybernetics, IEEE, 2015:2510-2515.
- [23]段建民,田晓生,夏天,等.基于模型预测控制的智能汽车目标路径跟踪方法研究[J].汽车技术, 2017(8):6-11.
- [24]李楚琳,唐雪梅,杨朝阳,等.基于前轮转角约束自适应模型预测控制的路径跟踪研究[J].汽车实用技术,2022, 47(2):69-75.
- [25]白国星,孟宇,刘立,等.无人驾驶车辆路径跟踪控制研究现状[J].工程科学学报, 2021, 43(4):475-485.
- [26] YE H, JIANG H B, MA S D, et al.Linear model predictive control of automatic parking path tracking with soft constraints[J]. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2019, 16(3):1-13.
- [27] JI X, HE X, LV C, et al.Adaptive-neural-network-based robust lateral motion control for autonomous vehicle at driving limits[J]. Control Engineering Practice, 2018, 76:41-53.
- [28] NOROUZI A, KAZEMI R, AZADI S. Vehicle lateral control in the presence of uncertainty for lane change maneuver using adaptive sliding mode control with fuzzy boundary layer[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I:Journal of Systems Control Engineering,2018, 232(1):12-28.
- [29] JI J, TANG Z R, WU M Y, et al. Path planning and tracking for lane changing based on model predictive control[J].China Journal of Highway Transport, 2018, 31(4):172-179.
- [30]王玉琼,高松,王玉海,等.高速无人驾驶车辆轨迹跟踪和稳定性控制[J].浙江大学学报(工学版), 2021,55(10):1922-1929+1947.
- [31]赵树恩,陈文斌,邓召学,等.基于扩张状态观测器的智能汽车弯道轨迹跟踪控制[J].汽车安全与节能学报,2022, 13(1):112-121.
- [32]高秀晶,陶林君,黄红武,等.复杂道路下自动驾驶车辆的横向运动鲁棒控制策略[J].汽车安全与节能学报,2020, 11(4):454-461.
- [33]王凯,刘彦琳,李印祥.基于模型预测的横摆和侧向稳定性控制[J].北京汽车, 2018(4):10-13.
- [34] LIN F, WANG S, ZHAO Y, et al. Research on autonomous vehicle path tracking control considering roll stability[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,Part D:Journal of Automobile Engineering. 2020, 235(1):199-210.
- [35]朱绍鹏,陈朝鑫,邱磊,等.基于稳定性控制的分布式四驱电动汽车紧急转向避撞策略设计[C]//2021中国汽车工程学会年会暨展览会, 2021:256-263.
- [36]李延凯.考虑防侧翻的高地隙植保机路径跟踪控制方法[D].合肥:安徽农业大学, 2021.
- [37]刘凯,龚建伟,陈舒平,等.高速无人驾驶车辆最优运动规划与控制的动力学建模分析[J].机械工程学报,2018, 54(14):141-151.
- [38]陈特,陈龙,徐兴,等.分布式驱动无人车路径跟踪与稳定性协调控制[J].汽车工程, 2019, 41(10):1109-1116.
- [39]李炜,吴麟麟,汪若尘,等.智能汽车路径跟踪精度及操纵稳定性耦合机理分析[J].汽车工程学报, 2021, 11(5):346-353.
- [40]熊璐,杨兴,卓桂荣,等.无人驾驶车辆的运动控制发展现状综述[J].机械工程学报, 2020, 56(10):127-143.
- [41] TAYLOR CJ, KO?ECKáJ, BLASI R, et al. A comparative study of vision-based lateral control strategies for autonomous highway driving[J]. The International Journal of Robotics Research, 1999, 18(5):442-453.
- [42]张飞铁,奉山森,黄晶.无人驾驶汽车路径跟踪控制研究[J].计算机仿真, 2019, 36(6):175-178+407.
- [43]赵治国,周良杰,王凯.四驱混合动力轿车转弯工况路径跟踪控制[J].同济大学学报(自然科学版), 2019, 47(5):695-703.
- [44]李军,唐爽,黄志祥,等.融合稳定性的高速无人驾驶车辆纵横向协调控制方法[J].交通运输工程学报, 2020,20(2):205-218.
- [45] YUAN X, HUANG G, SHI K. Improved adaptive path following control system for autonomous vehicle in different velocities[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. 2019, 21(8):3247-3256.
- [46]蒋军锡,石沛林,周龙辉,等.变预瞄距离的智能车路径跟踪控制[J].山东理工大学学报(自然科学版), 2021, 35(4):70-74+80.
- [47]赵颖,俞庭,张琪,等.路径跟踪控制算法仿真分析与试验验证[J].汽车技术:2022, 7(17):1-10.
- [48]石贞洪,江洪,于文浩,等.适用于路径跟踪控制的自适应MPC算法研究[J].计算机工程与应用, 2020, 56(21):266-271.
- [49] WANG H, LIU B, PING X, et al. Path tracking control for autonomous vehicles based on an improved MPC[J]. IEEE Access. 2019, 7:161064-161073.
- [50] GUO J, LUO Y, LI K, et al. Coordinated path-following and direct yaw-moment control of autonomous electric vehicles with sideslip angle estimation[J]. Mechanical Systems Signal Processing, 2018, 105:183-199.
- [51]李耀华,刘洋,冯乾隆,等.基于最优预瞄和模型预测的智能商用车路径跟踪控制[J].汽车安全与节能学报.2020, 11(4):462-469.
- [52]李培庆,杨正龙,陈一锴,等.变权重矩阵下的MPC轨迹跟踪研究[J].机床与液压, 2022, 50(7):62-68.
- [53]梁忠超,张欢,赵晶,等.基于自适应MPC的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制[J].东北大学学报(自然科学版), 2020,41(6):835-840.
- [54]李军,唐爽,周伟.考虑车辆稳定性的模型预测路径跟踪方法[J].华侨大学学报(自然科学版), 2019, 40(5):574-579.
- [55]李雨涵.基于博弈论的智能车辆换道行为决策研究[D].重庆:重庆理工大学, 2022.
- [56]吴昊伦.线控四轮转向智能车路径跟踪与稳定性协同控制策略研究[D].青岛:山东科技大学, 2020.
- [57]朱侗.基于多Agent框架的4WID电动汽车四轮主动转向控制及路径跟踪研究[D].南京:东南大学, 2019.
- [58]李玉善,迟元欣,季学武,等.基于Pareto最优均衡理论的商用车路径跟踪与抗侧倾协同控制研究[J].汽车工程, 2019, 41(6):654-661+687.
- [59]肖开兴.基于博弈的四轮独立驱动汽车容错与纵横向运动综合控制[D].重庆:重庆大学, 2020.
- [60]陆嘉峰.基于模型预测和博弈论的人机共驾控制研究[D].重庆:重庆大学, 2021.