無人駕駛車輛的反饋控制介紹

1.1 無人駕駛車輛

大到類似百度apollo無人車，無人配送車，小到掃地機(jī)器人，其實(shí)都是無人駕駛車輛。都是一個(gè)復(fù)雜的軟硬件結(jié)合系統(tǒng)，其軟件算法模塊主要包含：感知、定位、軌跡預(yù)測(cè)、行為決策、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及反饋控制等。在這里介紹和補(bǔ)充的是反饋控制部分。

1.2 橫向控制和縱向控制

反饋控制是無人車 最底層 的軟件算法模塊，包括：

橫向控制，主要用于車輛方向盤的控制

縱向控制，主要用于車輛油門、剎車的控制

兩者協(xié)同工作以使無人車按照預(yù)定的參考軌跡行駛，其中，橫向控制根據(jù)上層運(yùn)動(dòng)規(guī)劃輸出的 路徑、曲率 等信息進(jìn)行跟蹤控制，以減少跟蹤誤差，同時(shí)保證車輛行駛的 穩(wěn)定性和舒適性。

1.3 橫向控制

根據(jù)橫向控制使用車輛模型的不同，可以將其分為兩種類型，包括：

無模型的橫向控制方法

基于模型的橫向控制方法

1.3.1 無模型橫向控制

無模型的橫向控制即傳統(tǒng)的PID控制算法，將車輛當(dāng)前的路徑跟蹤偏差作為輸入量，對(duì)跟蹤偏差進(jìn)行比例（Proportion）、積分（Integration）和微分（Differentiation）控制得到轉(zhuǎn)向控制量。

但該算法由于沒有考慮車輛本身的特性，因此算法對(duì)外界干擾的魯棒性較差，無法滿足車輛在高速行駛過程中的有效控制。

1.3.2 基于模型橫向控制

而其中基于模型的方法又可分為：

基于車輛 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 的橫向控制方法

基于車輛 動(dòng)力學(xué)模型 的橫向控制方法

因此，將主要介紹包括：

基于車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的純跟蹤控制（Pure Pursuit）算法

后輪反饋控制（Rear wheel feedback）

前輪反饋控制（Front wheel feedback）算法

基于車輛動(dòng)力學(xué)模型的線性二次型調(diào)節(jié)器（Linear Quadratic Regulator，LQR）控制算法