基于车辆运动学横纵向协同的模型预测控制MPC

在前面章节中,已经介绍了好几种车辆的MPC控制方法,有动力学模型的横纵向协同的MPC控制,运动学模型的横向MPC控制,这篇基于车辆运动学模型的横纵向协同的MPC控制文章主要是为了完善前面几篇文章中所不足的地方,采用车辆运动学模型对车辆进行横纵向控制。关于MPC控制的原理,在前面文章中也介绍了好多次了,这里不再介绍,将直接给出车辆的控制模型及目标约束。

车辆模型的线性化

车辆模型为:

[公式] (1)

对上式进行求偏导,获取模型的状态转移方程:

[公式] (2)

则有:

 [公式] , [公式] [公式] [公式] ,则有 [公式] (3)

则有:

[公式] (4)

此时,

[公式] (5)

[公式] (6)

化简上述微分方程:

[公式] (7)

由于,

[公式]

化简,

[公式] (8)

对状态方程(7)进行离散化,则有:[公式](9)

令,

[公式] , [公式] , [公式]

则有,

[公式]

构建优化函数

优化代价函数为:

[公式]

约束链为:

[公式]

[公式]

[公式]

[公式]