Estrategia Cooperativa de Seguimiento de Trayectoria y Control de Estabilidad para Vehículos Autónomos 4WID Bajo Condiciones Extremas

El seguimiento de trayectoria y el control de estabilidad son dos funciones esenciales de los vehículos autónomos, y existe una inevitable interferencia mutua entre ellas, especialmente bajo condiciones extremas. Para abordar este desafío, este documento propone una nueva estrategia cooperativa de seguimiento de trayectoria y control de estabilidad para vehículos autónomos de tracción independiente en las cuatro ruedas (4WID). Se diseña un controlador adaptativo de seguimiento de trayectoria basado en la teoría del control predictivo del modelo (MPC), en el cual la rigidez de esquina del neumático se modifica en tiempo real aprovechando la fuerza lateral estimada por el filtro de Kalman de cubatura de raíz cuadrada (SCKF). Luego, se diseña el controlador de estabilidad del vehículo basado en el control de modo deslizante (SMC), en el cual se consideran la restricción de saturación de fuerza del neumático y el peso relativo de la tasa de guiñada y el ángulo de deslizamiento lateral. Además, se define un criterio adaptativo de peso con un índice de estabilidad normalizado para desarrollar la estrategia cooperativa de seguimiento de trayectoria y control de estabilidad. La viabilidad y adaptabilidad del método propuesto a diferentes condiciones extremas se verifican mediante pruebas de hardware en el lazo (HIL) y co-simulaciones de CarSim-Simulink. Finalmente, se presenta un caso experimental para demostrar la realizabilidad del método propuesto.