Uma Abordagem de Controle Preditivo de Modelo de Duas Camadas para Rastreio de Faixa Livre de Colisões em Veículos Autônomos em Estradas

Este artigo propõe um algoritmo de controle preditivo de modelo (MPC) em duas camadas para o planejamento de trajetória integrado e o rastreamento de trajetórias de veículos autônomos em estradas. O módulo superior é responsável por gerar trajetórias de faixa livres de colisões, enquanto o módulo inferior é responsável por rastrear essa trajetória. Um modelo de veículo simplificado baseado no cone de atrito é proposto para reduzir o tempo de computação para o planejamento de trajetórias no módulo da camada superior. Para alcançar uma evitação dinâmica e precisa de colisões, um método de evitação de obstáculos dinâmicos baseado em distância poligonal é proposto. Um método de cálculo de carga vertical para os pneus é introduzido para projetar a restrição anti-rolagem no módulo da camada inferior. Simulações numéricas, com cenários de obstáculos estáticos e dinâmicos, foram realizadas na plataforma MATLAB e comparadas com dois algoritmos MPC de ponta. Os resultados demonstram que o algoritmo proposto supera os outros dois algoritmos em relação ao tempo de computação e à eficiência na evitação de colisões.