汽車 MPC 指的是模型預(yù)測(cè)控制（Model Predictive Control）。它在汽車領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，特別是在自動(dòng)駕駛和車輛運(yùn)動(dòng)控制方面。

在自動(dòng)駕駛中，MPC 不是實(shí)時(shí)處理當(dāng)前車輛與目標(biāo)軌跡的差距，而是將未來一段時(shí)間分成多個(gè)節(jié)點(diǎn)，預(yù)測(cè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的車輛狀態(tài)，再調(diào)整控制器的輸出使車輛盡可能接近參考軌跡。例如，通過定位和地圖模塊得到當(dāng)前路線，將其離散化成一串坐標(biāo)對(duì)再擬合為三階多項(xiàng)式，然后根據(jù)車輛的當(dāng)前位置和多項(xiàng)式系數(shù)預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間車輛的行駛狀態(tài)。這里要注意進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，因?yàn)榈貓D給出的路線使用的是全局坐標(biāo)系，而控制車輛應(yīng)以車輛為中心。最后根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和預(yù)測(cè)狀態(tài)的差異調(diào)整航向角和加速度，使車輛狀態(tài)接近預(yù)測(cè)狀態(tài)，同時(shí)要考慮乘車人的感受，讓加速度和航向角變化盡量平滑。

MPC 具有諸多優(yōu)點(diǎn)。它能很好地解決處理延遲問題，相比傳統(tǒng)的 PID 控制器更具優(yōu)勢(shì)。并且 MPC 在每一步中進(jìn)行線性化，能較好地處理系統(tǒng)的約束，具有預(yù)測(cè)的過程，能夠直接處理非線性問題。

在實(shí)際應(yīng)用中，MPC 常結(jié)合 Simulink 和 Carsim 等工具進(jìn)行聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)。利用 Simulink 進(jìn)行系統(tǒng)建模和仿真，Carsim 提供真實(shí)的車輛動(dòng)力學(xué)模型和環(huán)境參數(shù)設(shè)置，通過設(shè)置不同的環(huán)境參數(shù)來模擬不同的駕駛場(chǎng)景，評(píng)估控制策略的性能。

在車輛的 ACC 自適應(yīng)巡航系統(tǒng)中，MPC 與多功能視頻控制系統(tǒng)配合，確認(rèn)本車和前車之間的相對(duì)距離和相對(duì)速度，主動(dòng)控制本車行駛速度，使本車與前車保持安全合理的車間距，從而規(guī)避可能發(fā)生的追尾碰撞事故。

MPC 算法和 LQR 的公式非常接近，其表達(dá)式是離散的，函數(shù)是有邊界的，現(xiàn)實(shí)中求出的解必須要對(duì)其進(jìn)行限制，比如車速就不可能超出實(shí)際的極限。

總之，MPC 為汽車的精確控制和安全行駛提供了有效的控制手段，有助于提升汽車系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）