摘要:自动驾驶汽车的轨迹跟踪与车辆运动控制密切相关,决定着汽车能否有效地跟随决策层的规划指令,并根据车辆的动力学特性,正确的输出驱动与转向执行机构的控制指令。建立二自由度车辆动力学模型,利用模型预测控制(MPC)在复杂非线性、多约束环境中的适应性,提出基于纵横耦合动力学的双层模型预测控制架构,其中上层控制器对纵向速度与加速度的精确调节,确保车辆沿期望速度轨迹运行;下层控制器对横向轨迹跟踪,通过精确控制前轮转角,实现车辆行驶路径的高效控制。构建车辆典型绕障场景进行仿真测试,所提出的策略与经典的比例-积分-微分(PID)控制和线性二次型调节器(LQR)控制进行仿真与试验对比分析,结果表明,所提出的策略在不同场景下表现出更加精确和稳定的控制性能,能够提升自动驾驶汽车轨迹跟踪精度、优化控制平稳性及提高车辆适应复杂交通场景的能力。