Algoritmos de controle preditivo para seguimento de trajetórias de veículos autônomos

Abstract

Neste trabalho, é realizado o estudo e a implementação de estratégias de controle preditivo baseado em modelo para resolver o problema de seguimento de trajetórias de veículos autônomos. Para gerar as trajetórias, utilizaram-se estratégias de aproximação, que conduzem o veículo ao caminho a ser seguido de forma suave e estável. A arquitetura de controle do veículo autônomo considera o controle da cinemática e da dinâmica deste em uma estrutura cascata, dado que interessa controlar o veículo em condições onde somente o uso da sua cinemática não permite um bom desempenho. Para o controle da cinemática é realizado um estudo comparativo entre duas estratégias de controle preditivo linear, uma baseada no conceito de linearizações sucessivas e a outra no de coordenadas locais com trajetória de aproximação, visando determinar a que apresenta o melhor compromisso entre simplicidade-baixo custo computacional e comportamento. Baseado nos resultados de simulação, a segunda estratégia apresentou melhor desempenho e, portanto, foi escolhida para a implementação. Para o controle da dinâmica do veículo utilizou-se um algoritmo de controle preditivo descentralizado baseado no modelo linearizado. Os experimentos foram conduzidos em um veículo autônomo Mini-Baja utilizando uma plataforma embarcada para a execução dos algoritmos de controle.