基于模型预测与PID的车辆紧急避障联合控制系统研究

资源摘要信息:"紧急转向避障，紧急避障，横纵向联合控制，利用输入路径（离散点或路径函数）进行轨迹的控制 横向采用基于模型预测控制算法；纵向采用基于PID的纵向速度控制Matlab2016b和Carsim2018联合仿真。" 紧急转向避障和紧急避障是智能车辆在遇到突发状况时所采取的两项重要技术。紧急转向避障主要指的是车辆在遇到障碍物或者潜在碰撞风险时，通过转向系统进行快速响应，以避免事故发生。而紧急避障除了转向以外，还可能包括制动、加速等操作，目的是利用车辆的各种动态性能，确保在最短时间内安全避开障碍。 在车辆的控制中，横纵向联合控制是实现精准、安全驾驶的关键技术。横向控制主要负责车辆的侧向运动，如转向、保持车道等；而纵向控制则关注车辆的加速、减速、保持速度等行为。通过这两种控制方式的结合，可以使车辆在复杂的交通环境中做出合适的反应。 在轨迹控制方面，输入路径可以是离散点或路径函数。离散点表示的是车辆应该经过的点序列，路径函数则是描述车辆应该遵循的轨迹形状。利用这些信息，控制系统能够规划出一条既安全又高效的行驶路径。 模型预测控制（MPC）算法是横向控制的核心技术之一。模型预测控制是一种先进的控制策略，它能够在当前时刻基于车辆模型预测未来一段时间内车辆的动态行为，并优化控制输入，以满足一系列性能指标。MPC考虑了系统的未来行为，因此能够处理多变量约束问题，并提供良好的动态响应。 至于纵向控制，PID（比例-积分-微分）控制是广泛应用的控制算法，它通过调整比例、积分、微分三个参数来减少系统的误差。在车辆纵向速度控制中，PID控制器能够精确地控制车辆的加速和减速，确保车辆按照预定的速度运行。 为了验证这些控制算法的有效性，可以使用Matlab 2016b与Carsim 2018软件进行联合仿真。Matlab是数学计算和仿真分析的常用软件，其强大的计算能力使其在算法开发和测试方面有着广泛应用。Carsim是一款专业的车辆动力学仿真软件，它能够模拟真实车辆的各种运动行为。通过这两者的联合仿真，研究人员可以在虚拟环境中测试和评估控制算法，以确保算法在实际应用中的可靠性和安全性。