01
课程导论与预备知识
MPC在自动驾驶中的角色 · 课程目标与学习路径 · 数学基础回顾
线性代数优化理论
02
车辆运动学模型
自行车模型推导 · 状态空间表示 · 欧拉法/龙格库塔法离散化
运动学离散化
03
车辆动力学模型
Pacejka魔术公式 · 侧偏刚度 · 二自由度横摆动力学
轮胎模型动力学
04
MPC理论基础
最优控制问题 · 滚动时域原理 · 预测模型与代价函数设计
滚动优化代价函数
05
线性MPC (LMPC)
线性化方法 · QP问题构建 · OSQP求解器调用实战
QPOSQP
06
非线性MPC (NMPC)
非线性模型处理 · SQP与内点法 · ACADOS求解器入门
SQPACADOS
07
约束处理
硬约束与软约束 · 松弛变量设计 · 避障约束(线性/非线性)
松弛变量避障
08
路径跟踪MPC设计
横向跟踪误差模型 · 预瞄距离设计 · 曲率前馈补偿
预瞄前馈
09
纵向控制MPC
速度跟踪 · 加速度约束 · 跟车距离保持 (ACC场景)
ACC纵向
10
横纵向耦合MPC
统一控制框架 · 耦合约束处理 · 实车测试案例
耦合实车
11
状态估计与MPC
卡尔曼滤波 · 扩展卡尔曼EKF · 无迹卡尔曼UKF
EKFUKF
12
参数辨识
轮胎刚度在线辨识 · 路面附着估计 · 自适应MPC
在线辨识自适应
13
MPC与规划模块接口
参考轨迹生成 · 时间轴对齐 · 重规划触发机制
轨迹重规划
14
MPC与定位模块接口
坐标系转换 · 延迟补偿 · 位姿预测
定位延迟补偿
15
实时性优化
Eigen库加速 · 求解器参数调优 · 多线程架构
Eigen多线程
16
硬件在环仿真 (HIL)
Simulink与C++联合 · CAN通信模拟 · 故障注入测试
HILCAN
17
车辆在环仿真 (VIL)
真实车辆与仿真交互 · 安全性保障 · 测试用例设计
VIL安全性
18
MPC参数整定
权重Q/R调参 · 预测时域Np/控制时域Nc · 鲁棒性分析
调参鲁棒性
19
典型场景1：高速公路巡航
车道保持 + 自适应巡航
高速ACC
20
典型场景2：城区道路
路口通行 · 行人避让
城区避让
21
典型场景3：泊车场景
平行泊车 · 垂直泊车MPC
泊车自动
22
典型场景4：紧急避障
主动转向 + 制动联合控制
紧急联合控制
23
MPC与强化学习结合
基于学习的动力学模型 · MPC作为策略优化器
强化学习模型
24
MPC故障诊断
残差生成 · 传感器故障检测 · 安全降级策略
故障安全
25
代码实战1：路径跟踪器
从零搭建MPC路径跟踪器 (C++/Python)
C++Python
26
代码实战2：Carla/SUMO仿真
基于Carla/SUMO的MPC仿真验证
CarlaSUMO
27
代码实战3：实车数据回放
实车数据回放与MPC性能分析
实车分析
28
行业标准与规范
ISO 26262功能安全 · ASPICE · MPC软件架构设计
功能安全ASPICE
29
前沿趋势
学习型MPC · 分布式MPC · 端到端MPC
前沿端到端
30
课程总结与项目答辩
FAQ · 职业发展建议 · 开源资源推荐
总结资源