路径跟踪

摘要： 自主化作业的拖拉机由于作业速度和跟踪路径曲率的不断变化,基于固定参数模型预测控制的路径跟踪器不能达到理想效果.为提高控制器的自适应性,提出基于改进粒子群优化的自适应模型预测控制算法.该算法将作业场景与粒子群算法相结合,对模型预测控制中的预测时域进行自适应调整,当作业场景发生改变时,则用粒子群优化算法选取理想预测时域参数.为提高粒子群优化算法的寻优效果,采用分段函数的方式对惯性权重进行改进.以东方红-X1304拖拉机为研究对象,对作业速度为1、2m/s和变速,跟踪路径为直线和曲线等情况进行仿真实验,并对比分析基于固定预测时域和自适应预测时域的控制器.结果表明,相对于基于三个固定时域的控制器,基于自适应预测时域控制器的跟踪精度和收敛速度分别提高了2％～44％和2％～71％.

摘要： 为提高自动驾驶车辆路径跟踪控制的稳定性并保证实时性,设计变步长模型预测控制器.通过变步长对预测时域进行分级,引入道路曲率及侧偏角约束,采用CVXGEN进行优化求解.通过Carsim和Matlab/Simulink联合仿真,对文中方法进行验证.结果表明:变步长模型预测控制器既能保证较好的跟踪效果,又能确保车辆行驶的稳定性.

摘要： 为提升无人驾驶车辆循迹过程的动态响应能力,确保车辆能快速且稳定地跟踪参考路线,首先基于模糊控制的思想,在传统视线(line-of-sight,LOS)制导策略中引入了时变前视距离,提出了改进后的自适应LOS制导策略,把目标轨迹的跟踪简化为目标点航向的跟踪.其次,建立车辆三自由度动力学模型,并结合自适应LOS状态方程设计路径跟踪系统的线性数学模型.最后,基于模型预测原理,使用多步预测、滚动实时优化、反馈校正等控制方式,求解出最优反馈的方向盘控制指令.本文为验证上述所提及跟踪策略的有效性,在Simulink仿真环境中分别以直线路径和曲线路径作为参考轨迹进行追踪仿真实验,结果表明:所提自适应LOS制导策略能使循迹车辆的轨迹横向误差和航向误差迅速地收敛到零,从而验证了改进LOS制导算法可以提高无人车路径跟踪的响应速度和平稳性.

摘要： 为减少外界干扰对农用车辆路径跟踪精度的影响,提高路径跟踪系统的鲁棒性,提出了一种基于干扰观测器和改进模糊PID算法的农用车辆路径跟踪控制策略。在建立农用车辆四轮转向运动学模型的基础上,建立路径跟踪数学模型,通过对模糊PID算法的比例、积分部分进行改进和加入基于干扰主动控制的干扰观测器提高控制策略的抗干扰能力;在MATLAB软件的Simulink仿真平台对所设计的控制策略进行有效性验证。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,所设计的控制策略可以成功消除外界干扰,能有效地加快响应速度,提高自适应能力,有利于农用车辆路径跟踪精度的提高。

摘要： 针对采用传统模型预测控制器的车辆在弯道内跟踪精度难以保证的问题,本文提出了一种基于状态反馈的路径跟踪横向控制策略。基于车辆动力学模型,建立考虑轮胎滑移包络线约束条件的路径跟踪模型预测控制器,并根据车速选择合适的控制器时域参数;以车辆质心位置为控制点建立车辆跟踪误差模型,结合车辆当前位置横摆角偏差建立状态反馈调节器,通过LQR最优控制方法对无人车姿态进行校正。利用MATLAB/Simulink和Carsim软件对改进的状态反馈控制策略进行了仿真验证,典型双移线道路仿真试验表明:中低车速下车辆路径跟踪横向偏差降低了16%以上,横摆角偏差降低了33%以上,所设计控制器能够有效提高车辆路径跟踪精度,可保证车辆对变曲率弯道具有适应性和行驶稳定性。

摘要： 为提高高速大曲率工况下智能汽车的路径跟踪控制精度,保证车辆横摆稳定性和侧倾稳定性,提出基于最优前轮侧向力和附加横摆力矩协同的力驱动模型预测控制(MPC)路径跟踪控制策略。充分利用轮胎非线性动力学特性,提高控制器的响应性能,构建基于时变线性轮胎模型的路径跟踪控制系统状态空间方程,预测车辆状态信息。采用零点力矩法建立车辆侧倾稳定性约束条件,设计基于MPC的防侧倾路径跟踪控制器。CarSim与Matlab/Simulink联合仿真结果表明,该控制器在保证车辆横摆稳定性和侧倾稳定性的前提下,高速大曲率工况下的最大横向位置偏差和航向角偏差分别降低14.08%和4.80%,低附着高速变道工况下分别降低22.95%和16.77%,说明所提出的控制器可显著改善车辆路径跟踪效果。

摘要： 为提高对工业机器人路径的控制效果,基于机器学习中的卷积神经网络和自适应PID调节技术,设计了一种工业机器人移动路径自动跟踪方法。在采集工业机器人移动场景图像后,对图像实施预处理,然后针对输入到模型中的路径信息,将其与图谱中的标准路径特征高度相似的路径信息做融合处理,得到工业机器人路径的初步跟踪结果,然后利用自适应PID调节技术智能调整跟踪误差并缩短学习时间,从而快速获得精确的路径跟踪结果。仿真实验表明:该方法能够有效减小移动路径自动跟踪偏差,且跟踪过程的时效性较高。

摘要： 路径跟踪是智能交通系统中不可或缺的一部分,它兼顾了保证车辆沿着既定路径行驶和行车安全两大任务,所以是无人驾驶控制中的重要一环。文中对智能驾驶车辆的路径跟踪控制展开了相关研究。首先,基于二自由度动力学特性建立了车辆模型;其次,为削减常规滑模控制所带来的抖振问题,设计了具有自适应切换增益调节功能的模糊滑模控制器。最后,基于Simulink/Carsim软件搭建了无人车路径跟踪联合仿真平台,对所设计的模糊滑模控制器进行仿真验证,结果表明:该控制器对于Carsim数据库中的精确车辆模型具有良好的路径跟踪效果和鲁棒性。

摘要： 为提高智能车辆在高速工况下进行转向换道避撞时的行驶稳定性,设计了一种基于ANFIS及MPC的车辆转向换道控制系统。车辆转向换道控制系统是以模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)算法为基础,结合五阶多项式换道路径和最小车距安全模型搭建的;以理想横摆角速度与实际横摆角速度的偏差及其变化率为双输入,利用自适应神经模糊系统(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System, ANFIS)规则输出所需的附加横摆力矩,对车轮进行差动制动,以修正车身姿态,实现行车稳定。仿真结果对比表明,此车辆转向换道控制系统可显著提高车辆在高速工况下进行转向换道避撞时的行驶稳定性。

摘要： 针对无人艇在路径跟踪过程中的环境扰动未知和模型参数难确定的控制问题,提出一种基于遗传算法优化PID控制器的路径跟踪控制方案。首先建立状态空间型无人艇运动数学模型以及随机干扰数学模型,使无人艇的运动更逼近实际情况。其次,在传统的LOS(Line-of-Sight)制导算法引入积分项,实时补偿航向漂角的干扰,以此减小横向误差。然后,采用遗传算法优化PID控制器参数,使得参数的选取更加灵活有效,增强了无人艇的动态性能和自适应能力。仿真试验结果表明,该路径跟踪控制方案具备有效性和良好的控制性能。

摘要： 针对智能汽车的路径跟踪问题,基于车辆动力学模型的路径跟踪方法相比于其它方法具有明显优势,但车辆动力学模型本身的不确定性,对智能汽车的路径跟踪控制提出了新的挑战.针对这个问题,本文建立了汽车动力学模型和车辆-路径联合模型,并对模型的动力学参数和物理参数的不确定性进行了描述,实现对多因素模型不确定性的考量.在此基础上,为保证系统在多因素不确定性下对外部扰动的抑制能力,基于线性矩阵不等式理论,构造了H∞鲁棒控制器,搭建了仿真模型,验证了方法的有效性.仿真结果表明,所提出的控制算法在各种参数明显偏离其名义值时仍然可以保证良好的跟踪控制性能,对系统的鲁棒性有显著的提升.

摘要： 路径跟踪控制是自动驾驶汽车的关键技术之一,尤其是高速紧急避障工况需要考虑车辆动力学稳定性问题、要求控制精度更高、收敛性更快.提出一种基于模型预测控制的分层路径跟踪控制器进行主动转向和差动制动控制.由预测监控状态模块、上层控制器和下层执行器组成.首先,预测监控状态模块利用车辆动力学模型预测车辆未来状态;接着,上层控制器计算期望的前轮转角和轮胎制动力;最后,底层执行器执行前轮转角和制动压力.通过Matlab与Carsim的联合仿真,结果显示,提出的控制器在高速紧急避障中的路径跟踪效果比预瞄驾驶员模型更好.

摘要： 本文提出了一种基于解析模型预测控制理论的欠驱动平流层飞艇空间路径跟踪控制方法.首先,对所研究的平流层飞艇进行运动学和动力学建模.然后,采用内外环控制结构设计路径跟踪控制器.其中,外环为制导律部分,内环为姿态和速度控制部分.在外环部分,本文提出一种空间制导律可以使飞艇跟踪上空间任意几何路径.内环采用解析模型预测控制理论,这种理论可以很好的应用于快速非线性系统.最后,通过进行跟踪空间圆和空间螺旋线路径的MATLAB仿真实验,验证控制器的有效性.

摘要： 设计了一种自主驾驶自行车的路径跟踪算法,利用纯追踪(PP)算法点跟踪的特点对模型预测控制(MPC)算法进行改进,形成改进模型预测控制(IMPC)算法.选取不同的目标路径对设计的自行车路径跟踪算法进行仿真.结果表明:IMPC算法可以综合两算法的优点,并有效避免MPC算法的不足,自行车在不同的初始位置跟踪目标路径均可以取得良好的效果.

摘要： 基于扰动观测器和有限时间控制技术,考虑了农用拖拉机非光滑路径跟踪控制器设计问题.首先,简述了农用拖拉机的路径跟踪控制问题,并给出了跟踪控制的运动学模型.然后,利用扰动观测器观测出系统的外部扰动,并将观测出的值作为前馈量补偿给输入端; 进而,运用有限时间饱和控制方法设计系统前向通道的非光滑反馈控制器; 最后,结合基于扰动观测的前馈和非光滑控制的反馈得到一种复合控制方法,该控制方案改善了农用拖拉机路径跟踪的鲁棒性.仿真结果证实了上述方法的有效性.

摘要： 本文针对某型无人地面车辆,提出了一种路径跟踪的模糊控制方法,并在Matlab/Simulink环境下进行了仿真,仿真结果表明该控制方法能使车辆快速准确地跟踪给定路径,该模糊控制器能够使车辆跟踪不同的已知曲线，且设计简单，鲁棒性好。应结合试验车辆，进行实车试验，并根据实际情况适当修改模糊控制参数，以期获得良好的效果。

摘要： 针对智能小车的路径跟踪问题，提出一种自适应滑模控制方法。为实现系统对参数变化和外部扰动的鲁棒性，基于Lyapunov稳定性理论，通过自适应律在线调节控制增益参数，并且设计适当的边界层条件抑制滑模控制器的高频抖振。仿真实验的结果表明，设计的控制器可以实现智能小车对期望路径的精确跟踪。

摘要： 本文提出一种自适应和神经动力学相结合的轮式移动机器人路径跟踪控制方法.首先,设计运动学控制器用来获得机器人期望速度;其次,考虑机器人动力学模型参数的不确定性,利用模型参考自适应方法来设计动力学控制规律,使得机器人实际速度渐近逼近期望值;再次,为克服速度和力矩的跳变,加入神经动力学模型对控制器进行优化,并且通过Lypunov理论来证明整个控制系统的稳定性;最后仿真结果表明该控制方法的有效性.

摘要： 首届世界大学生无人方程式竞赛在德国霍芬海姆成功举办之后,此项赛事进入了起步阶段.本文针对竞赛的典型场景和方程式的复杂动力学模型提出了基于模型预测控制的无人方程式赛车轨迹跟踪控制器.在满足无人方程式赛车较高的轨迹跟踪控制需求的前提下实现了横向和纵向的控制问题.在考虑方程式赛车和参考路径相对关系的同时,基于MPC的轨迹跟踪控制器可以在保证遵循竞赛规则的前提下实现更好的稳定性和竞技性.以纯电动无人方程式赛车为实验平台的实车实验结果表明,本文提出的控制器使无人方程式赛车具有更优的路径跟踪性能.同时,本文对中国大学生无人方程式大赛基本形式和竞赛规则进行了介绍.

摘要： 为了辅助驾驶员实现主动避障,建立了非线性车辆动力学模型,根据模型预测控制理论设计了两种车辆主动避障路径跟踪控制器,控制器Ⅰ以车辆前轮转角为控制输入,控制器Ⅱ以车辆前轮转角和后轮制动力矩为控制输入.通过仿真验证了两种控制器的有效性.最后,对两种控制器的仿真结果进行了对比.

摘要： 本发明实施例公开了一种路径跟踪控制方法及路径跟踪系统，用于提高路径跟踪的精度。本发明实施例方法包括：获取车辆的当前运动状态信息；根据所述当前运动状态信息计算延时补偿后的位置；确定所述延时补偿后的路径参考点；根据所述延时补偿后的位置和所述路径参考点，计算得到所述车辆的EPS转角。

摘要： 本发明实施例公开了一种车辆的路径跟踪方法及路径跟踪系统，用于当终点位姿发生变化时，通过对已规划路径进行平移旋转得到平移旋转后的规划路径，进而提高车辆行驶的准确度。本发明实施例方法包括：车辆的路径跟踪方法，其特征在于，包括：当终点位姿发生变化时，对已规划路径进行平移旋转，得到平移旋转后的规划路径，以使得所述平移旋转后的规划路径的终点位姿与发生变化后的终点位姿相同；根据路径跟踪算法，控制车辆跟踪所述平移旋转后的规划路径进行行驶。

摘要： 本申请提供一种路径跟踪方法，涉及机器人技术领域，其中，该方法包括：获取机器人的当前运动周期的目标规划路径信息和运行信息，根据目标规划路径确定下一运动周期的路径偏离模型，根据当前运动速度、路径偏离模型和路径类别确定下一运动周期的运动速度。其中，目标规划路径信息包括目标规划路径和目标规划路径对应的目标子路径所属的路径类别，运行信息包括机器人的当前运动速。本申请提供的技术方案能够在机器人偏航时减小机器人的偏航距离，从而减小机器人因为偏航导致的实际移动轨迹与规划路径的偏差，进而提高了机器人的作业效率。

摘要： 本发明实施例公开了一种车辆的路径跟踪方法及路径跟踪系统，用于当终点位姿发生变化时，通过对已规划路径进行平移旋转得到平移旋转后的规划路径，进而提高车辆行驶的准确度。本发明实施例方法包括：车辆的路径跟踪方法，其特征在于，包括：当终点位姿发生变化时，对已规划路径进行平移旋转，得到平移旋转后的规划路径，以使得所述平移旋转后的规划路径的终点位姿与发生变化后的终点位姿相同；根据路径跟踪算法，控制车辆跟踪所述平移旋转后的规划路径进行行驶。

摘要： 本发明实施例公开了一种路径跟踪控制方法及路径跟踪系统，用于提高路径跟踪的精度。本发明实施例方法包括：获取车辆的当前运动状态信息；根据所述当前运动状态信息计算延时补偿后的位置；确定所述延时补偿后的路径参考点；根据所述延时补偿后的位置和所述路径参考点，计算得到所述车辆的EPS转角。

摘要： 本发明涉及智能驾驶技术领域，特别涉及一种改进型纯跟踪路径跟踪方法，包括确定预瞄点，计算预期路径的曲率，转化为前轮等效转角，得到每个控制周期的方向盘转角；除第一个控制周期的方向盘转角直接输出外，此后的每一个控制周期方向盘转角的采样值都与上一个控制周期实际输出值进行加权，得到有效滤波值；计算当前待处理的方向盘转角与上一控制周期输出的方向盘转角的差值，超过阈值时更新转向信号数量；只有当待转向信号数量超过预设值且待转向信号与上一个控制周期中的差值大于预设步长时，才会进行转向。相对于传统的纯跟踪算法提高了跟踪精度，改善了乘坐舒适性，满足车辆在低速大曲率工况下路径跟踪的要求。

摘要： 一种自主车辆以及用于操作该自主车辆的系统和方法。该系统包括传感器和处理器。在自主车辆上接收扰动力或偏航力矩。传感器测量自主车辆在道路车道内相对于道路边界和车道标记的位置。处理器被配置成抵抗在自主车辆上接收的扰动力或偏航力矩的影响。所述处理器最小化自主车辆的路径和初始跟踪车道之间的跟踪误差，其中抵抗所述影响在自主车辆的路径中产生拐点，在拐点的横向位置和车道中心中更靠近初始跟踪车道处建立最终跟踪车道，并且使路径跟踪最终跟踪车道。

摘要： 本发明公开了一种用于自动驾驶车辆路径跟踪预瞄模型的预瞄路径跟踪计算方法，包括获取自动驾驶车辆系统延时；在全局路径中基于匀加速模型外推计算系统延时后车辆位置；计算预瞄误差；根据预瞄误差与轮胎转角关系计算得到轮胎转角，根据轮胎转角计算得到方向盘转角，将所述方向盘转角发送给底盘CAN执行方向盘转角控制。本发明还公开了一种用于自动驾驶车辆的预瞄路径跟踪计算模块。本发明能降低(甚至克服)系统延时造成的预瞄路径跟踪计算误差，为车辆安全可靠行驶提供了基础。

摘要： 本发明涉及一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置及控制方法，控制装置由GPS数据采集模块、车辆速度采集模块、数据预处理模块、计算模块和线控执行系统组成。控制方法，包括实时采集和获取车辆的GPS位置和姿态信息，采集跟踪轨迹路径上点的GPS坐标；将轨迹信息进行预处理，使用高斯滤波的方法将跟踪轨迹平滑化；确定跟踪路径参考点的预瞄窗口，预瞄间隔，预瞄点，计算当前车辆坐标点与选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差，依据位置偏差和航向角偏差，计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，各前轮转角按照等权重进行加和输出，达到路径跟踪的目的。

摘要： 本实用新型涉及一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，控制装置由GPS数据采集模块、车辆速度采集模块、数据预处理模块、计算模块和线控执行系统组成。控制方法，包括实时采集和获取车辆的GPS位置和姿态信息，采集跟踪轨迹路径上点的GPS坐标；将轨迹信息进行预处理，使用高斯滤波的方法将跟踪轨迹平滑化；确定跟踪路径参考点的预瞄窗口，预瞄间隔，预瞄点，计算当前车辆坐标点与选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差，依据位置偏差和航向角偏差，计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，各前轮转角按照等权重进行加和输出，达到路径跟踪的目的。