基於MPC的自適應巡航控制

2021-09-28 22:17:20 字數 1294 閱讀 4437

關於mpc(模型**控制),網上的理論很多,簡單易懂的,複雜全面的都有。這邊我也記錄一下mpc的學習,主要是通過汽車acc的例子,這裡汽車模型只是簡單的積分器,主要目的還是mpc的乙個應用。

(中間的相減模組不小心被注釋掉了,不想開啟matlab重新截圖了,因為懶,直接編輯了一下,ahhh)

首先分別用兩個積分器表示前車與本車的速度與位置的變化,左上角的sine模組來模擬前車加速度的變化,我們的目的是通過兩車之間的距離、本車的車速以及設定的本車車速限制來作為控制器的輸入,輸出是本車的加速度值,製器通過乙個matlab function 模組來實現。

首先定義主函式的輸入輸出,初始值,週期和步長,一般來說,步長和週期的選取和系統相關,步長選取過長,只會增加計算量,且通常我們只取求出來第乙個控制量。步長選取過小,**效果可能不太好。一般選取預步長的20%作為控制步長,當然也可以將兩者設定為一致,不能一概而論。週期的選取類似,一般選取開環系統響應上公升時間5%到10%。myoptimizer是模型的求解函式,其引數為週期,步長,本車速度,設定速度,兩車距離。

第乙個為代價函式,v為**的本車速度與設定速度做差,o為代價函式,其中v的二次型表徵本車車速跟隨設定車速的能力。

第二個為約束,分為等式約束c和不等式約束ceq,等式約束條件為兩車的實際距離與**的距離之間存在乙個安全距離,這個安全距離跟速度有關,即速度越快,安全距離越大,也即c小於等於零。

回到simulink『,設定好積分器的初始值,以及目標車加速度的頻率和初值(注:如果頻率太快,會影響跟蹤效果),如上圖為速度的比較,黃線為目標車,藍色為本車,**開始,本車先加速,朝設定的車速30靠近,當本車車速大於目標車速時,兩車的距離會減小,當塊接近安全距離時,mpc會讓本車速度下降來保持安全距離。下圖為兩車距離的變化,可以看到,兩車的距離保持效果還是較好的。

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