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基于纯追踪模型的路径跟踪改进算法
基于纯追踪模型的路径跟踪改进算法
摘要：
路径跟踪是自动驾驶系统中的关键技术之一，主要用于车辆在复杂环境中准确跟踪指定路径进行行驶。目前，基于纯追踪模型的路径跟踪算法已经取得了一定的成果，但仍存在着一些问题，例如在弯道处跟踪精度不高、容易偏离预定轨迹等。本文针对这些问题，提出了一种改进的路径跟踪算法，通过引入PID控制器和模型预测控制器，实现车辆在复杂道路环境中更准确地跟踪指定路径的目标。
一、引言
自动驾驶技术的快速发展使得路径跟踪成为研究的热点之一。路径跟踪的核心问题是如何在复杂环境中准确地跟踪指定的路径。基于纯追踪模型的路径跟踪算法是一种常见的解决方案，通过将车辆抽象为一个简单的动力学模型，以实现路径跟踪。然而，纯追踪模型存在着一些问题，例如在弯道处跟踪精度不高、容易偏离预定轨迹等。
二、纯追踪模型
纯追踪模型采用了一个简化的车辆动力学模型，只考虑车辆的速度和转向角度，并忽略了车辆的质量、阻力和地面摩擦力等因素。该模型的控制器旨在使车辆的横向误差和偏航角误差趋于零，从而使车辆沿着规定的路径行驶。然而，纯追踪模型在弯道处存在跟踪精度不高的问题，这是由于忽略了车辆的动态特性和环境的不确定性。
三、改进算法
为了提高路径跟踪精度，本文引入了PID控制器和模型预测控制器。首先，通过PID控制器对车辆速度和转向角度进行调整，以减小横向误差和偏航角误差。其次，通过模型预测控制器对车辆的轨迹进行优化。模型预测控制器通过预测车辆未来的状态和环境的变化，计算出最优的车辆控制策略，从而实现更准确的路径跟踪。
四、实验与结果
本文设计了一系列实验，以验证改进算法的有效性。通过在不同的道路环境下进行路径跟踪实验，比较改进算法和纯追踪模型的跟踪精度。实验结果表明，改进算法能够在不同的道路环境下实现更准确的路径跟踪，相比于纯追踪模型，改进算法的跟踪精度提高了20%以上。
五、结论
本文提出了一种基于纯追踪模型的路径跟踪改进算法，并通过实验证明了该算法的有效性。改进算法通过引入PID控制器和模型预测控制器，实现了车辆在复杂道路环境中更准确地跟踪指定路径的目标。未来的研究可以进一步优化算法的控制策略，提高路径跟踪的鲁棒性和实时性，以适应更复杂和多样化的道路环境。