机械工程学报

作者：郄天琪, 王伟达, 杨超, 李颖, 项昌乐

单位：1. 北京理工大学机械与车辆学院 北京 100081;2. 北京理工大学重庆创新中心 重庆 401122

关键词：分体式飞行汽车,自主对接,运动规划,模型预测控制；

基金：国家自然科学基金(52275047，52102449，52394262)和重庆市自然科学基金(cstc2021jcyj-msxmX0879，CSTB2022NSCQ-MSX1056)资助项目。

飞行汽车是引领汽车行业未来技术发展的战略新兴方向，分体式飞行汽车作为飞行汽车的主流构型之一，由自动驾驶底盘、智能操控座舱和垂直起降飞行器三部分组成，为完成各部分的自主对接和组合，自动驾驶底盘需要沿规划的路径精确行驶至起飞行器正下方。当前运动规划方法缺乏对来自传感器、控制器和执行器等诸多不确定因素的考虑，导致路径跟踪过程中底盘行驶轨迹偏离规划轨迹，难以精确行驶至预定位置，完成对接。为解决这一问题，提出一种基于长短期记忆网络(Long short-term memory, LSTM)车辆模型的自动驾驶底盘轨迹规划方法。采用LSTM网络表征自动驾驶底盘的运动学特性，在此基础上建立车辆运动学模型。基于该模型，构建模型预测控制架构下的滚动时域优化问题。进而采用基于向量加权平均值的优化方法求解该非线性优化问题，得到符合底盘运动学特性的行驶轨迹。基于团队研制的分体式飞行汽车样机，将提出的规划方法进行试验验证。在转弯场景中，采用提出的方法的底盘平均纵向位置偏差、最大纵向位置偏差与传统模型预测控制(Model predictive control, MPC)方法相比分别下降了78.89%、79.64%和86.67%。

来源：2024年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

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