自动驾驶汽车横向和纵向控制算法

（Coupled Longitudinal and Lateral Control for an Autonomous Vehicle Dynamics Modeled Using a Robotics Formalism）

本文介绍了自动驾驶车辆的建模及控制。提出了一个自动驾驶车辆的纵向和横向动力耦合控制算法。该控制是利用Lyapunov函数实现的，旨在保证对参考轨迹的精确跟踪，特别是在耦合的纵向和横向动力学中，例如车道变换，避障控制以及在紧急驾驶情况下的车道保持和转向控制。该控制基于机器人形式主义的算法，对车辆进行控制。它将车辆视为一个多体多铰链系统，并使用改进的Denavit Hartenberg（DH）建模方法对车辆进行建模。然后使用Newton-Euler算法来计算车辆的直接动力学模型。控制算法的目标是确保任何时间变化操纵的参考轨迹的精确跟踪。跟踪目标是通过控制车辆的纵向速度和横向位移来进行实现。

该模型使用Scaner-Studio模拟器进行验证，是比较有效的。此外，在此模型的基础上，开发了一种用于横向和纵向动力学的耦合控制算法。该控制算法使用Heudiasyc实验室车辆收集的实验数据进行验证。对参数不确定性控制的鲁棒性进行了研究，结果表明，即使在所研究参数的不确定度为±30%的情况下，该控制算法也是有效的。还研究了它对较强非线性的鲁棒性，即使在稳定的极限情况下，控制算法也表现出良好的性能。短期的希望是验证自动驾驶车辆的控制算法，而长远的希望将是一个规划模块的发展，这将产生一个安全和可行的控制轨迹。