轨迹跟踪控制：从理论到代码实战

📚 共计 30 章节

轨迹跟踪概述

什么是轨迹跟踪？应用场景：机器人、自动驾驶、无人机

数学基础回顾

向量矩阵、坐标变换、旋转矩阵、齐次变换、刚体运动学

轨迹表示方法

路径vs轨迹 · 多项式 · B样条 · 贝塞尔 · 时间参数化

运动学模型

差速/阿克曼轮式 · 无人机 · 机械臂运动学模型

动力学模型

牛顿-欧拉 · 拉格朗日 · 动力学简化方法

动力学理论

PID控制基础

比例-积分-微分 · Ziegler-Nichols · 轨迹跟踪应用

前馈-反馈控制

前馈原理 · 前馈+反馈策略 · 基于模型补偿

纯追踪算法

几何路径跟踪 · 纯追踪推导 · 前视距离选择

横向误差控制 · Stanley推导 · 与纯追踪对比

模型预测控制(MPC)基础

MPC原理 · 预测模型 · 滚动优化 · 约束处理

线性MPC轨迹跟踪

线性化运动学 · MPC构建 · QP求解器

非线性MPC轨迹跟踪

非线性MPC · 实时迭代 · ACADO/ROS集成

线性二次型调节器(LQR)

LQR理论 · Riccati方程 · 轨迹跟踪应用

自适应控制

模型参考自适应 · 自校正控制 · 应用场景

自适应鲁棒

滑模面设计 · 趋近律 · 抖振抑制

H∞控制 · μ综合 · 不确定性建模

变分法 · 庞特里亚金最小值 · 动态规划

状态估计基础

卡尔曼滤波 · EKF · 无迹卡尔曼滤波UKF

传感器融合

GPS+IMU · 视觉+激光雷达 · 粒子滤波

轨迹规划与跟踪协同

A* / RRT · 局部轨迹优化 · 跟踪接口

避障与轨迹重规划

动态窗口法DWA · 人工势场 · 安全修正

多机器人协同跟踪

编队控制 · 一致性理论 · 分布式跟踪

仿真环境搭建

MATLAB/Simulink · ROS+Gazebo · Carla/AirSim

代码实战：纯追踪算法

Python完整实现 · 含注释 · 可运行

代码实战：Stanley算法

Python完整实现 · 含注释 · 可运行

代码实战：LQR轨迹跟踪

Python完整实现 · 含注释 · 可运行

代码实战：线性MPC跟踪

Python完整实现 · 含注释 · 可运行

代码实战：ROS C++节点

ROS C++轨迹跟踪节点 · 完整代码注释

性能评估与调优

误差分析 · 鲁棒性测试 · 实时性优化

前沿进展与未来方向

学习型控制RL/IL · 端到端 · 安全关键控制