横纵向控制解耦设计实战
📚 30章 · 从理论到工程
01
解耦控制概述
什么是横纵向控制、为什么需要解耦、解耦的工程意义。
02
车辆运动学模型
自行车模型、阿克曼转向几何、运动学方程推导。
03
车辆动力学模型
轮胎模型、侧偏刚度、二自由度动力学模型。
04
横向控制基础
路径跟踪问题定义、预瞄距离概念、纯跟踪算法。
05
纯跟踪算法实现
几何推导、代码实现、参数调优、弯道性能分析。
06
Stanley 方法
横向误差模型、前馈+反馈控制律、与纯跟踪对比。
07
LQR 横向控制
线性二次型调节器原理、状态空间建模、权重矩阵设计。
08
MPC 横向控制
模型预测控制原理、预测时域、约束处理、实时性优化。
09
纵向控制基础
速度跟踪问题、PID 控制原理、积分饱和与抗积分饱和。
10
纵向 PID 控制
P/I/D 参数整定、工程调参方法、自适应 PID 思路。
11
纵向模型预测控制
纵向动力学模型、加速度约束、舒适性优化。
12
横纵向耦合分析
耦合机理、弯道减速现象、耦合对跟踪精度的影响。
13
解耦策略一：时序解耦
先横向后纵向、先纵向后横向、优缺点分析。
14
解耦策略二：优先级解耦
横向优先、纵向优先、动态优先级切换。
15
解耦策略三：模型解耦
状态解耦、输入解耦、输出解耦。
16
解耦策略四：分层解耦
规划层、控制层、执行层的解耦设计。
17
解耦策略五：基于参考路径的解耦
路径-速度解耦、SL 坐标系。
18
Frenet 坐标系
SL 坐标变换、横向偏移与纵向弧长、工程实现。
19
路径-速度解耦实战
路径规划 + 速度规划分离、ST 图、速度曲线生成。
20
横向控制器设计
基于 Frenet 的横向控制、误差模型、反馈律设计。
21
纵向控制器设计
基于 Frenet 的纵向控制、速度跟踪、加速度前馈。
22
横纵向协调控制
耦合补偿项设计、前馈解耦、反馈解耦。
23
仿真环境搭建
Python + Simulink 联合仿真、Carsim 接口、ROS 仿真。
24
解耦控制仿真验证
双移线工况、正弦工况、阶跃工况、对比分析。
25
实车部署要点
硬件在环测试、传感器延迟补偿、执行器特性建模。
26
参数标定与调试
横向参数标定、纵向参数标定、联合标定流程。
27
故障诊断与安全
解耦失效模式、安全冗余设计、降级策略。
28
性能评价指标
横向误差、纵向误差、跟踪时延、舒适性指标。
29
工程案例一：高速公路场景
车道保持 + 自适应巡航解耦设计。
30
工程案例二：城区场景
弯道 + 红绿灯场景下的横纵向协调控制。