随着大城市停车难现象频发,消费者越来越需要自动泊车系统,自动泊车系统可以解决驾驶员停车难的问题,保证安全并提高效率。本文对自动泊车的路径规划技术和跟踪控制技术进行了研究,提出一种平行泊车路径规划方法和设计一种基于非线性模型预测控制方法的泊车路径跟踪控制器,通过仿真验证了以上研究的可靠性。泊车问题需要先考虑汽车运动特性,因此本文将四轮阿克曼转向模型简化为两轮自行车模型,推导了低速情况下的车辆运动学模型,并计算了车身关键点相对于汽车后轴中心点的轨迹运动方程。除了汽车运动学特性,还需要考虑车辆参数因素约束和避障约束,因此本文分析了前轮转角速率、前轮转角大小等车辆机械约束,对本文的规划路径规定了曲率约束,分析基于圆弧直线相切法的泊车路径下的避障约束条件。为解决面对狭窄平行车位泊车系统无法求出泊车路径、路径曲率突变、路径不符合汽车机械约束和避障约束问题,本文将路径规划问题解耦成进入段路径规划和调整段路径规划,并以整个泊车过程时间最小为优化目标。对于车位外的调整,为了使得路径曲率连续,并考虑避障约束和汽车自身性能约束,本文设计了一种回旋曲线-圆弧-直线组合方法的进入段泊车路径。针对狭窄车位,车位内调整更注重车辆是否能保持正确的位姿和前轮转角停在目标终点,因此本文设计了一种直线-圆弧组合方法的调整段泊车路径,通过直线前进泊车路径和双圆弧后退泊车路径使得汽车逐次逼近终点。本文在MATLAB中对多个初始位姿进行了仿真,仿真结果表明了本文方法的可行性和较强的适应性。针对自动泊车过程曲率较大,汽车前轮转角速率和大小的限制制约了跟踪控制精度的问题,本文提出了一种基于粒子群优化的非线性模型预测控制方法,运用模型预测控制方法预测系统未来输出,并在滚动优化部分采用粒子群算法进行优化。在Simulink中,本文对多个初始位姿进行了仿真,仿真结果表明本文方法在曲率较大的曲线上也能良好跟踪参考路径,相比于NMPC,提高了跟踪精度。