NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TỰ LÁI SỬ DỤNG KIẾN TRÚC ĐIỀU KHIỂN ĐA TẦNG MPC – PID

Tóm tắt

 Bài báo này trình bày nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển PID (bộ điều khiển tỉ lệ - tích phân - vi phân) trong kiến trúc đa tầng kết hợp với MPC (điều khiển dự báo) để điều khiển quỹ đạo chuyển động của ô tô tự lái. Mục tiêu của nghiên cứu là nâng cao chất lượng điều khiển của bộ PID truyền thống trong các hệ thống có tính phi tuyến, trễ và chịu ảnh hưởng của nhiễu. Trong kiến trúc đề xuất, tầng trên sử dụng MPC để dự đoán và tối ưu hóa tín hiệu điều khiển dựa trên mô hình hệ thống, trong khi tầng dưới sử dụng bộ điều khiển PID để đảm bảo đáp ứng nhanh và ổn định theo thời gian thực. Phương pháp này cho phép tận dụng ưu điểm của cả hai kỹ thuật điều khiển, cải thiện khả năng bám theo tín hiệu đặt, giảm sai số. Kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển đề xuất đạt hiệu suất cao so với PID truyền thống trong các chế độ chuyển động khác nhau của ô tô tự lái. 

Title

RESEARCH ON THE DESIGN OF A MOTION TRAJECTORY TRACKING CONTROLLER FOR AUTONOMOUS VEHICLES USING A MULTI LEVEL MPC – PID CONTROL ARCHITECTURE

Abstract

 This paper presents the research and design of a (Proportional–Integral–Derivative) PID controller within a multi-level control architecture integrated with (Model Predictive Control) MPC for motion trajectory tracking of autonomous vehicles. The objective of this study is to enhance the performance of conventional PID controllers in systems characterized by nonlinearity, time delay, and external disturbances. In the proposed architecture, the upper-level employs MPC to predict and optimize control inputs based on a system model, while the lower level utilizes a PID controller to ensure fast and stable real-time response. This approach effectively combines the advantages of both control strategies, resulting in improved reference tracking capability and reduced tracking errors. Simulation results demonstrate that the proposed controller achieves superior performance compared to the conventional PID controller under various operating conditions of autonomous vehicles