項(xiàng)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)軌跡跟蹤-PID控制與滑?？刂普n程導(dǎo)入汽車需要具備軌跡跟蹤的能力，像我們?nèi)祟愸{駛員一樣敏捷地控制方向和速度。課程導(dǎo)入汽車軌跡跟蹤中兩個(gè)重要的“大腦中樞”兩位“中樞”各有所長(zhǎng)，能讓汽車靈活應(yīng)對(duì)各種道路情況，就像我們?nèi)梭w中樞神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)全身活動(dòng)一樣。PID控制滑模控制學(xué)習(xí)目標(biāo)要能記住PID控制和滑?？刂频墓ぷ髟?1分析兩種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)02比較PID控制和滑?？刂圃谲壽E跟蹤中的應(yīng)用03激活舊知無(wú)人駕駛汽車軌跡跟蹤系統(tǒng)的主要作用是什么?它需要控制汽車的哪些方面?軌跡跟蹤系統(tǒng)可以讓汽車按照預(yù)定的路線和速度運(yùn)行。它同時(shí)需要控制汽車的轉(zhuǎn)向和速度。軌跡跟蹤需要同時(shí)考慮車輛的橫向和縱向控制，才能實(shí)現(xiàn)精確的路徑跟蹤。探索新知PID控制PID控制簡(jiǎn)稱比例、積分和微分控制。PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且能達(dá)到較好的控制效果，因此廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。當(dāng)被控對(duì)象的模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)不全，可以采用PID控制，其參數(shù)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定。探索新知PID控制PID控制由比例P、積分I和微分D三個(gè)部分組成，分別產(chǎn)生不同的控制作用。探索新知PID控制P部件產(chǎn)生與系統(tǒng)偏差成比例的控制作用，這樣可以減小偏差，快速響應(yīng)。比例越大，響應(yīng)越快，但可能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。I部件產(chǎn)生積分作用，可以消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。積分時(shí)間越短，積分作用越強(qiáng)。但容易降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。D部件產(chǎn)生微分作用，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，可以提前預(yù)防偏差繼續(xù)增大。但對(duì)噪聲比較敏感。PID控制把三者結(jié)合，可以獲得無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差、快速響應(yīng)的控制效果。探索新知PID控制PID控制是一個(gè)傳統(tǒng)控制方法它適用于溫度、壓力、流量、液位等幾乎所有工程應(yīng)用場(chǎng)景不同的應(yīng)用場(chǎng)景，僅僅是PID參數(shù)應(yīng)設(shè)置不同只要參數(shù)設(shè)置得當(dāng)均可以達(dá)到很好的效果，甚至更高的控制要求。探索新知應(yīng)用實(shí)例“速度-加速度”回路“位移-速度”回路Apollo自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的縱向速度控制。探索新知應(yīng)用實(shí)例這兩個(gè)回路分別計(jì)算縱向的位置誤差和速度誤差。綜合確定對(duì)車輛的控制量，從而精確控制車輛的速度，使其能夠準(zhǔn)確跟隨規(guī)劃好的軌跡。探索新知滑?？刂?1滑?？刂?SlidingModeControl，SMC)也叫做變結(jié)構(gòu)控制02本質(zhì)上是一類特殊的、不連續(xù)的非線性控制03這種控制策略與其他控制的不同之處在于系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”并不固定04是可以在動(dòng)態(tài)過(guò)程中根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)有目的地不斷變化05迫使系統(tǒng)按照預(yù)定“滑動(dòng)模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)探索新知滑模控制滑模變結(jié)構(gòu)控制的原理，是根據(jù)系統(tǒng)所期望的動(dòng)態(tài)特性來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的切換超平面，通過(guò)滑動(dòng)模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束。探索新知滑?？刂葡到y(tǒng)一旦到達(dá)切換超平面，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面到達(dá)系統(tǒng)原點(diǎn)，這一沿切換超平面向原點(diǎn)滑動(dòng)的過(guò)程稱為滑?？刂?。探索新知滑?？刂朴捎谙到y(tǒng)的特性和參數(shù)只取決于設(shè)計(jì)的切換超平面而與外界干擾沒有關(guān)系，所以滑模變結(jié)構(gòu)控制具有很強(qiáng)的魯棒性，能夠快速響應(yīng)，并且物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，經(jīng)常應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制系統(tǒng)中。探索新知滑?？刂频窃诳刂浦?，當(dāng)狀態(tài)軌跡到達(dá)滑動(dòng)模態(tài)面后，難以嚴(yán)格沿著滑動(dòng)模態(tài)面向平衡點(diǎn)滑動(dòng)，而是在其兩側(cè)來(lái)回穿越地趨近平衡點(diǎn)，從而產(chǎn)生抖振。探索新知滑模控制滑?？刂芐MC對(duì)非線性系統(tǒng)以及未知干擾具有較強(qiáng)的魯棒性，然而單一的SMC往往不能滿足智能汽車控制的要求因此，改進(jìn)基于滑模變結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制方法成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)探索新知滑?？刂浦饕较蜃赃m應(yīng)模糊控制2融合比例微分控制1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的控制方法3滑模控制可與PID控制等其他方法組合，發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢(shì)?？傮w來(lái)說(shuō)，PID控制簡(jiǎn)單可靠，滑?？刂祈憫?yīng)快速，各有優(yōu)勢(shì)，可根據(jù)實(shí)際需要選擇使用。小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)比較一下PID控制和滑模控制在軌跡跟蹤中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。小結(jié)軌跡跟蹤控制中的兩種重要方法