基于变预测时域的 MPC 自适应轨迹跟踪控制
摘要：随着车辆技术的不断进步，轨迹跟踪控制在汽车领域发挥着重要作用。然而，由于轮胎刚度时
变的特点，传统的控制模型的精度会降低。为了提高轨迹跟踪控制系统的精确性和鲁棒性，本文基于
最小递归二乘法（RLS）估算轮胎侧偏刚度，并通过 carsim 与 simulink 联合仿真验证了改进后的
轨迹跟踪控制器的性能。
1. 引言
在汽车行驶过程中，精确的轨迹跟踪控制是确保车辆稳定性和安全性的关键。然而，由于轮胎刚度时
变的特点，传统的模型预测控制（MPC）方法在实际应用中存在一定的缺陷。为了解决这个问题，我
们提出了一种基于变预测时域的 MPC 自适应轨迹跟踪控制方法。
2. 轮胎侧偏刚度估算
轮胎侧偏刚度是影响车辆轨迹跟踪精度的重要因素之一。由于轮胎刚度存在时变性，准确估算轮胎侧
偏刚度对于提高控制系统的性能至关重要。本文采用最小递归二乘法（RLS）进行轮胎侧偏刚度的估
算，通过实时采集车辆运动数据和轮胎侧偏角度数据，并通过递归迭代的方式不断优化参数，得到准
确的轮胎侧偏刚度估计值。
3. 基于变预测时域的 MPC 控制器设计
基于估算得到的轮胎侧偏刚度，我们设计了一种用于轨迹跟踪的 MPC 控制器。在传统的 MPC 控制器
中，控制时域是固定的，这会导致控制精度的下降。为了提高控制系统的鲁棒性和精确性，我们引入
了变预测时域的概念。通过根据实际情况动态调整控制时域，我们可以在不同的工况下获得更好的轨
迹跟踪效果。
4. 联合仿真与结果分析
为了验证我们提出的基于变预测时域的 MPC 自适应轨迹跟踪控制方法的有效性，我们进行了 carsim
与 simulink 的联合仿真实验。通过对比传统的 MPC 控制方法和我们提出的方法的仿真结果，我们
可以看到改进后的控制器在低速和高速行驶情况下均具有较好的轨迹跟踪精度，并且在高速行驶情况
下能够一定程度上克服车辆失去稳定性的问题。
5. 结论
本文基于变预测时域的 MPC 自适应轨迹跟踪控制方法针对轮胎刚度时变的特点，提出了一种改进控制
器设计思路。通过估算轮胎侧偏刚度和引入变预测时域的概念，我们成功提升了控制系统的精确性和
鲁棒性。联合仿真结果表明，改进后的轨迹跟踪控制器在不同条件下均能够满足车辆轨迹跟踪的要求
，并且在高速行驶情况下能够一定程度上克服车辆的失稳问题。
6. 致谢
本文的工作得到了 XX 项目的支持，特此致谢。
