车辆运动控制算法实战 · 课程目录

🧭课程导论与预备知识

车辆运动学模型基础 · 控制算法概述 · Python与Simulink环境配置

🔄坐标系与坐标变换

车辆坐标系 · 世界坐标系 · 欧拉角与旋转矩阵 · 齐次变换

🚲车辆运动学模型

自行车模型推导 · 阿克曼转向几何 · 模型离散化方法

🎛️PID控制基础

P、I、D三个环节的作用 · 位置式PID与增量式PID · 参数整定方法

🚦PID在车辆控制中的应用

纵向速度控制 · 横向路径跟踪 · 抗积分饱和与积分分离

🎯纯跟踪算法

几何原理 · 前视距离选择 · 横向误差分析 · 代码实现

📐Stanley算法

横向误差与航向误差反馈 · 非线性特性 · 与纯跟踪对比

📊线性二次型调节器

LQR理论基础 · 黎卡提方程求解 · 权重矩阵调参

🛤️LQR路径跟踪

状态空间建模 · 前馈控制引入 · 稳态误差消除

🔮模型预测控制入门

MPC基本原理 · 滚动优化与反馈校正 · 与LQR的区别

⚙️线性MPC实现

线性时变模型 · 约束处理 · QP求解器调用

🌀非线性MPC

非线性模型线性化 · 实时迭代策略 · 计算效率优化

🗺️路径规划基础

全局路径规划与局部路径规划 · A*算法 · Dijkstra算法

✨路径平滑处理

B样条曲线 · 贝塞尔曲线 · 多项式拟合

⏱️速度规划

梯形速度规划 · S形速度规划 · 时间最优轨迹

📡状态估计与滤波

卡尔曼滤波原理 · 扩展卡尔曼滤波 · 无迹卡尔曼滤波

🧩传感器融合

GPS/IMU融合 · 轮速编码器融合 · 松耦合与紧耦合

🔧车辆动力学模型

二自由度模型 · 轮胎魔术公式 · 侧偏刚度辨识

🛞横向控制综合

前馈+反馈控制结构 · 鲁棒性分析 · 实车调试经验

🚀纵向控制综合

油门/刹车标定 · 上下坡补偿 · ACC自适应巡航

📏轨迹跟踪评价指标

横向误差 · 纵向误差 · 跟踪精度 · 舒适性指标

💻仿真环境搭建

Carla/SUMO联合仿真 · ROS与Matlab接口 · 场景设计

🔌硬件在环测试

dSPACE/NI硬件平台 · 信号调理 · 实时系统

🚗实车部署流程

嵌入式代码生成 · CAN通信 · 标定与验证

🎛️控制算法调参实战

PID参数自整定 · LQR权重调试 · MPC预测时域选择

🛡️故障诊断与安全

传感器故障检测 · 执行器限位保护 · 降级策略

🏛️自动驾驶系统架构

感知-决策-控制分层 · 功能安全ISO 26262

🧠前沿控制算法

强化学习控制 · 神经网络控制 · 自适应控制

🏁综合项目实战

园区无人车路径跟踪 · 自动泊车 · 车道保持

🎓课程总结与职业发展

学习路径推荐 · 开源项目 · 行业趋势