項目三汽車決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)車輛控制-橫向運(yùn)動控制認(rèn)知課程導(dǎo)入轉(zhuǎn)向控制對于汽車駕駛的重要性。學(xué)習(xí)目標(biāo)說出橫向運(yùn)動控制的概念01辨別不同的橫向運(yùn)動控制實(shí)現(xiàn)方式02激活舊知在自動駕駛汽車測試過程中，當(dāng)車輛進(jìn)入一個急彎時，應(yīng)該控制汽車的哪個方向的運(yùn)動？控制汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動探索新知橫向運(yùn)動控制主要指車輛轉(zhuǎn)向控制，目標(biāo)是使車輛自動保持期望的行車路線，同時提供良好的乘坐舒適性和穩(wěn)定性。在進(jìn)行橫向運(yùn)動控制時，我們可以使用基于駕駛員模擬的方法或者基于車輛動力學(xué)模型的方法。橫向運(yùn)動控制的基本情況探索新知使用較簡單的運(yùn)動力學(xué)模型和駕駛員操縱規(guī)則設(shè)計控制器。01是用駕駛員操縱過程的數(shù)據(jù)訓(xùn)練控制器獲取控制算法。02基于駕駛員模擬的方法探索新知基于運(yùn)動力學(xué)模型的方法要建立較精確的汽車橫向運(yùn)動模型。01典型模型是所謂單軌模型，或稱為自行車模型，也就是認(rèn)為汽車左右兩側(cè)特性相同。02基于運(yùn)動力學(xué)模型的方法探索新知典型的橫向控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。控制目標(biāo)一般是車中心與路中心線間的偏移量，同時受舒適性等指標(biāo)約束?；谶\(yùn)動力學(xué)模型的方法探索新知基本原理01橫向運(yùn)動控制通過車載傳感器感知環(huán)境。02利用全球定位系統(tǒng)(GPS)提取車輛相對于期望行駛路徑的位置信息。03根據(jù)設(shè)定的控制邏輯，計算車輛轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角控制量，以便讓車輛沿著期望路徑自主行駛。探索新知基本原理根據(jù)環(huán)境感知傳感系統(tǒng)的不同，智能汽車橫向運(yùn)動控制系統(tǒng)可分為非前瞻式參考系統(tǒng)和前瞻式參考系統(tǒng)。非前瞻式參考系統(tǒng)是通過計算車輛附近的期望道路與車輛之間的橫向位置偏差來控制車輛實(shí)現(xiàn)道路跟蹤；非前瞻式參考系統(tǒng)探索新知基本原理前瞻式參考系統(tǒng)則是通過測量車輛前方的期望道路與車輛之間的橫向位置偏差來控制車輛實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向，類似于駕駛員的開車行為。前瞻式參考系統(tǒng)探索新知基本原理按照智能網(wǎng)聯(lián)汽車橫向運(yùn)動控制的設(shè)計方法不同，可分為基于模型的系統(tǒng)控制方法和無模型的系統(tǒng)控制方法。該方法的基礎(chǔ)是利用物理定律或系統(tǒng)辨識，建立車輛系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。然后根據(jù)車輛當(dāng)前狀態(tài)和規(guī)劃的期望行駛路徑或運(yùn)動參數(shù)（如速度、加速度、角度等）之間的偏差，求解出與其相對應(yīng)的控制輸入?yún)?shù)（如轉(zhuǎn)向角），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制。模型的系統(tǒng)控制方法探索新知基本原理該方法依賴于精確的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)所建模型與車輛的實(shí)際行駛特性存在差異時，往往難以獲得令人滿意的跟蹤控制效果。模型的系統(tǒng)控制方法無模型的系統(tǒng)控制方法該方法的基本思想是將車輛系統(tǒng)作為一個“黑匣子”，只利用系統(tǒng)的輸入輸出信息設(shè)計控制器，其控制器結(jié)構(gòu)不依賴于受控對象動力學(xué)特性的結(jié)構(gòu)，適用于復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。探索新知基本原理無模型的系統(tǒng)控制方法該方法不需要車輛動力學(xué)的精確模型，利用駕駛?cè)瞬倏v輸入與車輛響應(yīng)輸出的直接關(guān)系設(shè)計控制器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)的跟蹤控制。但是，基于該方法在控制穩(wěn)定性和可優(yōu)化性方面還需進(jìn)一步提升。探索新知實(shí)現(xiàn)方式01感知系統(tǒng)感知外部環(huán)境信息，并利用軌跡規(guī)劃算法設(shè)計合理的行駛路徑。.02結(jié)合車輛動力學(xué)參數(shù)和車身狀態(tài)信息，計算當(dāng)前車輛行駛狀況，作為轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的輸入。輸入處理控制輸出探索新知實(shí)現(xiàn)方式03轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)期軌跡和車輛本身的狀態(tài)信息，計算相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角控制量。04主動轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)控制車輛做轉(zhuǎn)向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向功能。實(shí)現(xiàn)方式如圖所示小測試即時檢測1.橫向運(yùn)動控制的目標(biāo)是控制汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動。2.橫向運(yùn)動控制只能通過建立運(yùn)動學(xué)模型實(shí)現(xiàn)。3.GPS是橫向運(yùn)動控制的輸出。4.前瞻參考系統(tǒng)利用車道電