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吉林化工学院学报, 2025, 42(5): 89-94     https://doi.org/10.16039/j.cnki.cn22-1249.2025.05.014
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基于PSO参数自适应MPC路径跟踪控制研究
李世豪,甘树坤*,吕雪飞#br#
吉林化工学院 机电工程学院,吉林 吉林132022
PSO-Based Parameter Adaptive MPC for Trajectory Tracking Control
LI Shihao,GAN Shukun*,LV Xuefei
 School of Mechanical and Electrical Engineering, Jilin Institute of Chemical Technology, 
Jilin City 132022,China
下载:  PDF (1765KB) 
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摘要 针对传统模型预测控制器(MPC)在调试过程中预测时域参数整定效率低、误差大的问题,本文提出一种融合粒子群(PSO)算法的动态时域自适应MPC控制器(PSO-MPC)。该方法通过设计高精度的适应度函数从而构建PSO-MPC协同框架,在每个控制周期基于车辆实时状态,利用PSO算法动态搜索最优预测时域参数,建立时变预测模型以提升轨迹跟踪自适应性。仿真结果表明:在双移线与换道场景下,相较于固定预测时域的MPC方法,所提出的控制器轨迹跟踪误差分别降低35%和37%,验证了动态预测时域优化机制可显著提升复杂轨迹的跟踪精度与动态适应性,为自动驾驶控制策略设计提供了新的技术路径。
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李世豪
甘树坤
吕雪飞
关键词:  MPC    自动驾驶    粒子群算法    轨迹跟踪    
Abstract: To address the challenges of low efficiency and significant errors in parameter tuning of prediction horizon for traditional model predictive controllers (MPC), this paper proposes a dynamic horizon adaptive MPC controller integrated with a particle swarm optimization (PSO) algorithm (PSO-MPC). The method establishes a PSO-MPC collaborative framework that dynamically searches for optimal prediction horizon parameters based on the vehicle’s real-time state within each control cycle, thereby constructing a time-varying prediction model to enhance trajectory tracking adaptability. The simulation results show that in the double lane change and lane change scenarios, compared with the MPC method with a fixed prediction time domain, the trajectory tracking error of the proposed controller is reduced by 35% and 37% respectively, verifying that the dynamic prediction time domain optimization mechanism can significantly improve the tracking accuracy and dynamic adaptability of complex trajectories, providing a new technical path for the design of autonomous driving control strategies.
Key words:  MPC      Autonomous Driving      PSO      Trajectory Tracking
               出版日期:  2025-05-25      发布日期:  2025-12-20      整期出版日期:  2025-05-25
ZTFLH:  TP18  
引用本文:    
李世豪, 甘树坤, 吕雪飞. 基于PSO参数自适应MPC路径跟踪控制研究[J]. 吉林化工学院学报, 2025, 42(5): 89-94.
LI Shihao, GAN Shukun, LV Xuefei. PSO-Based Parameter Adaptive MPC for Trajectory Tracking Control. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2025, 42(5): 89-94.
链接本文:  
https://xuebao.jlict.edu.cn/CN/10.16039/j.cnki.cn22-1249.2025.05.014  或          https://xuebao.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V42/I5/89
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