基于自動駕駛汽車路徑跟蹤的分數(shù)階極值搜索控制算法

近年來，人們正在致力于車輛路徑跟蹤算法和控制器的設計。提出了一種自動駕駛汽車路徑跟蹤的分數(shù)階極值搜索控制（ESC）算法，該控制算法利用分數(shù)階極值尋求控制器（FO-ESC）來控制自動駕駛汽車，以解決自動駕駛汽車的路徑跟蹤問題。

ESC算法是一種快速自適應優(yōu)化算法，該算法是利用目標函數(shù)設計出狀態(tài)量極值參考軌跡，它主要由兩部分組成：（1）包括未知參數(shù)的目標函數(shù)；（2）逼近變化方向的梯度估計器以及最大化/最小化目標函數(shù)的優(yōu)化器?？紤]到該算法的組成，通過在梯度估計器和優(yōu)化器中采用分數(shù)階濾波器，整數(shù)階積分器中的運算符被分數(shù)階運算符替代，這樣，可以使濾波器的階數(shù)變化是小數(shù)，這樣就構建了分數(shù)階ESC算法。

該算法為車輛系統(tǒng)引入了分數(shù)階濾波器，將該算法應用到自動駕駛汽車模型中，通過采用Matlab/Simlink仿真軟件進行仿真。仿真結果表明，與整數(shù)階ESC算法相比，在控制算法中加入分數(shù)階濾波器，不僅可以提高ESC算法的收斂速度，而且在極值附近有著更小的穩(wěn)態(tài)誤差。因此所提出的分數(shù)階ESC算法，具有巨大的潛在優(yōu)勢，能夠很好地幫助自動駕駛汽車進行路徑跟蹤。

Soodeh Dadrasetal.SAE 2017-01-0094.

編譯：馮達