无人驾驶技术是当前最热门的研究方向之一,代表了当前科学技术的最高水平,其主要包括环境感知、决策规划、运动控制三大模块,而轨迹跟踪是运动控制的主要研究内容,也是无人驾驶技术核心之一。因此,研究车辆轨迹跟踪对无人驾驶技术的实现具有重要的意义。本文基于模型预测控制算法对无人车辆轨迹跟踪问题进一步研究,具体研究内容如下:首先针对无人车辆轨迹跟踪问题,建立了考虑运动几何约束的车辆运动学模型;根据动力学特性和魔术公式轮胎模型建立了三自由度非线性车辆动力学模型;介绍了模型预测控制算法的基本原理,对其算法过程进行了详细推导。其次根据模型预测控制算法能够处理多约束条件问题,先设计了基于运动学的模型预测控制器,能够适用于低速场景下的轨迹跟踪。同时为了解决中高速下运动学模型失配的问题,设计了基于动力学的模型预测控制器,经仿真分析,在不同速度下都具有较好地跟踪效果。最后针对轨迹跟踪的精度和稳定性问题,提出了一种根据参考轨迹曲率改变权重矩阵大小的改进的模型预测控制器。通过Car Sim/Simulink联合仿真平台进行仿真分析,结果表明在不同速度下改进的模型预测控制器具有更高的跟踪精度和稳定性,对不同附着路面有较好的鲁棒性。