随着人工智能技术和互联网技术快速发展,高度智能化的无人驾驶汽车将是汽车行业发展的必然趋势。无人驾驶汽车不仅能有效提高交通运行效率,保证汽车行驶的安全,而且能代替人类完成某些特殊任务。无人驾驶汽车的转向控制是整个无人驾驶技术领域的重要研究内容之一,也是无人车实现稳定准确驾驶的关键因素。无人车转向控制的好坏,将直接影响路径跟踪效果。本文在实车平台上改装设计无人驾驶转向控制相关装置,采用模型预测控制算法对无人驾驶转向控制展开研究。首先,对无人驾驶汽车转向控制架构进行介绍,并对实车转向系统角传动比进行标定,根据实车平台设计改装了转向执行机构,对其工作原理进行阐述,扼要说明分析转向执行机构中转向电机、转角传感器等硬件的性能参数。其次,建立车辆动力学模型和运动学模型来描述车辆的运行状态,对转向控制算法的具体设计提供模型基础和依据;为提高转向控制的稳定性,引用“魔术公式”轮胎模型,根据公式对轮胎力学特性进行分析;基于建立的车辆系统模型,采用模型预测控制算法结合所研究控制目标的特点,选取合适的状态量、控制量和输出量,完成了预测模型的建立及连续系统离散化,设计了目标函数,分析并确定相关约束条件,完成算法的推导过程。然后,对模型预测转向控制器进行联合仿真分析,搭建Simulink与Car Sim联合仿真平台,选取双移线轨迹进行转向稳定性仿真分析;对比分析模型预测控制系统在不同运行工况,不同控制参数对转向控制的影响,验证无人驾驶汽车转向控制的稳定性和准确性。实车验证了本课题所提出转向控制系统的可行性,以改装设计的中华V3车作为试验平台,就实车试验环境展开必要介绍;阐述了转向控制系统上层控制模块和底层控制模块的实现方法及通信方式,并对转向控制算法的调试及实现进行说明,基于定位系统与离线地图完成实车试验;分析试验车的行驶状态结果,验证了设计的无人驾驶转向控制系统在实车环境中的有效性。