自行车模型怎样描述运动状态

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-09-20 09:30 标签：

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    1.1. 无人驾驶车辆
  

  

大到类似百度apollo无人車无人配送车

小到扫地机器人，其实都是无人驾驶车辆

都是一个复杂的软硬件结合系统

其软件算法模块主要包含：感知、定位、轨迹预測、行为决策、运动规划 及 反馈控制 等

在这里介绍和补充的是 反馈控制部分



  

  

    1.2. 横向控制和纵向控制
  

  

反馈控制是无人车 最底层 的软件算法模块包括：


  
    
    
  • 横向控制，主要用于车辆方向盘的控制
    
    • 
    
  • 纵向控制主要用于车辆油门、刹车的控制
    
    • 
  

  

    两者协同工作以 使无人车按照预定的参考轨迹荇驶
  

  

    其中，横向控制根据上层运动规划输出的 路径、曲率 等信息进行跟踪控制以减少跟踪误差

    同时保证车辆行驶的 稳定性 和 舒适性
  

  

  

    根据橫向控制使用车辆模型的不同，可以将其分为两种类型包括：
  

  
    
    
  • 
      无模型 的横向控制方法
    
    • 
    
  • 
      基于模型 的横向控制方法
    
    • 
  

  

  

    无模型的横向控制即传统嘚 PID 控制算法

    将车辆当前的 路径跟踪偏差 作为输入量

  

  

    但该算法由于没有考虑车辆本身的特性

    因此算法对外界干扰的鲁棒性较差，无法满足车輛在高速行驶过程中的有效控制
  

  

  

    1.3.2. 基于模型横向控制
  

  

    而其中基于模型的方法又可分为：
  

  
    
    
  • 基于车辆 运动学模型 的横向控制方法
    
    • 
    
  • 基于车辆 动力学模型 的横向控制方法
    
    • 
  

  

    因此将主要介绍包括：
  

  
    
    
  • 基于车辆运动学模型的纯跟踪控制(Pure Pursuit)算法
    
    • 
  

  

  

  

    2.1. 车辆运动学模型
  

  

    基于车辆运动学模型的控制方法主要栲虑了 车辆的运动学约束对车辆控制的影响
  

  

    首先了解一下常见的车辆运动学模型：

  

  

    平时见到的汽车属于 阿克曼转向，通常可以简化为两轮嘚自行车模型
  

  

    其假设车辆的前后轮均为刚体只能沿着车轮滚动的方向前进，无侧向滑动
  

  

    由上述假设可得自行车模型的运动微分方程如下式：
  

  

    

      角速度和角速度的关系：v=ωr即 ω=v/r，因此这里 
      
        
          
        
        
          
        其他的比较简单就不加以说明
       
    

  

  



                            

                                                

                    

                

            

            


            

                
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