A Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) strategy aimed at controlling a small-scale car model for autonomous racing competitions is presented in this paper. The proposed control strategy is concerned with minimizing the lap time while keeping the vehicle within track boundaries. The optimization problem considers both the vehicle's actuation limits and the lateral and longitudinal forces acting on the car modeled through the Pacejka's magic formula and a simple drivetrain model. Furthermore, the approach allows to safely race on a track populated by static obstacles generating collision-free trajectories and tracking them while enhancing the lap timing performance. Gazebo simulations using the F1/10 simulator showcase the feasibility and validity of the proposed control strategy. The code is released as open-source making it possible to replicate the obtained results.


翻译:本文件介绍了旨在控制小型汽车自动赛跑模式的非线性模型预测控制战略(NMPC),拟议的控制战略涉及在将车辆留在轨道边界内的同时尽可能缩短驾驶时间,优化问题既考虑到车辆的起动限度,又考虑到用Pacejka的魔方和简单的驱动器模型模型模拟的汽车上的横向和纵向力量。此外,该方法还有助于在由静态障碍组成的轨道上安全赛跑,产生无碰撞轨迹,并在提高驾驶时的性能的同时跟踪这些障碍。使用F1/10模拟器的Gazebo模拟器展示了拟议的控制战略的可行性和有效性。该代码作为开放源发布,以便复制所获得的结果。

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