تخطيط مسار تجنب التصادم والتحكم في التتبع للمركبات المستقلة باستخدام التحكم التنبئي النموذجي

استجابةً لحقيقة أن المركبات المستقلة لا تستطيع تجنب العقبات عن طريق الكبح الطارئ فقط، تقترح هذه الورقة طريقة نشطة لتجنب التصادم للمركبات المستقلة تعتمد على التحكم التنبئي النموذجي (MPC). تتضمن الطريقة تتبع المسار، والتحكم التكيفي في السرعة (ACC)، وتجنب العقبات بشكل نشط تحت سرعة المركبة العالية. أولاً، تم تصميم متحكم تتبع المسار المعتمد على MPC بناءً على نموذج ديناميكا المركبة. ثم تم دمج MPC مع ACC لتصميم استراتيجيات التحكم في كبح المركبة لتجنب التصادمات. بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير توجيه نشط لتجنب التصادم بناءً على نموذج المسافة الآمنة. أخيرًا، مع الأخذ في الاعتبار المسافة بين المركبة والعقبة والسرعة النسبية، تم بناء وظيفة لتجنب العقبات. تم تصميم وحدة تحكم لتخطيط المسار تستند إلى التحكم التنبئي غير الخطي (NMPC). بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام طريقة مضاعف الاتجاه المتناوب (ADMM) لتسريع عملية الحل وضمان سلامة عملية تجنب العقبات. تم اختبار الخوارزمية المقترحة على منصة المحاكاة المشتركة Simulink وCarSim في كل من السيناريوهات الثابتة والديناميكية للعقبات. تظهر النتائج أن الطريقة تحقق بشكل فعال تجنب التصادم من خلال الكبح. كما تُظهر استقراراً جيداً وموثوقية في التوجيه لتجنب التصادمات عند السرعات العالية. تؤكد التجارب أن المركبة يمكن أن تعود إلى المسار المرغوب بعد تجنب العقبات، مما يحقق فعالية الخوارزمية.