基于PIDSM-AF的智能车辆横向控制研究

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2025年第1期北京时间：

作者：张涌，张闯，赵奉奎，李冰林，吕立亚

单位：张涌,南京林业大学 汽车与交通工程学院, 南京, 210037,张闯,南京林业大学 汽车与交通工程学院, 南京, 210037,赵奉奎,南京林业大学 汽车与交通工程学院, 南京, 210037,李冰林,南京林业大学 汽车与交通工程学院, 南京, 210037,吕立亚,南京林业大学 汽车与交通工程学院, 南京, 210037

摘要：路径跟踪精度是智能车辆安全自主行驶的基础.为解决滑模控制系统的抖振问题,提高路径跟踪控制器的控制精度,提出一种引入激活函数的PID积分滑模控制策略(PID Integral Sliding Mode control strategy with Activation Function,PIDSM-AF).首先,以二自由度车辆模型为基础,将车辆的动力学模型拆解为横向偏差模型,建立横向控制模型.然后,采用极值法,建立融合了航向角偏差和横向偏差的积分滑模面.考虑到一般指数趋近律难以消除的系统抖振问题,在改进指数趋近律的基础上引入可调节系统状态接近滑模面时速率的非线性激活函数,设计了一种基于激活函数滑模控制的横向路径跟踪控制器.最后,通过Carsim／Simulink联合仿真对改进的滑模控制器进行双移线路况测试.结果表明,与传统的终端滑模控制器相比,优化后的积分滑模控制器的跟踪精度在低速低附着工况、高速高附着工况下的最大横向偏差分别减少约64％、34.9％,平均横向偏差分别减少约68.4％、59.7％,且优化后的控制器有效地抑制了车辆航向角、前轮转角的抖振超调变化,具有较强的鲁棒性.

关键词：路径跟踪;滑模控制;智能汽车;横向控制

基金资助：江苏省重点研发计划(产业前瞻与关键核心技术)(BE2022053-2);江苏省重点研发计划(现代农业)(BE2021339);南京林业大学青年科技创新基金(CX2019018)