智聯(lián)網(wǎng)汽車技術(shù) 課件 9.4.1軌跡跟蹤-PID控制與滑?？刂?/h1>

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項目三汽車決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)軌跡跟蹤-PID控制與滑?？刂普n程導(dǎo)入汽車需要具備軌跡跟蹤的能力，像我們?nèi)祟愸{駛員一樣敏捷地控制方向和速度。課程導(dǎo)入汽車軌跡跟蹤中兩個重要的“大腦中樞”兩位“中樞”各有所長，能讓汽車靈活應(yīng)對各種道路情況，就像我們?nèi)梭w中樞神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)全身活動一樣。PID控制滑模控制學習目標要能記住PID控制和滑?？刂频墓ぷ髟?1分析兩種控制方法的優(yōu)缺點02比較PID控制和滑模控制在軌跡跟蹤中的應(yīng)用03激活舊知無人駕駛汽車軌跡跟蹤系統(tǒng)的主要作用是什么?它需要控制汽車的哪些方面?軌跡跟蹤系統(tǒng)可以讓汽車按照預(yù)定的路線和速度運行。它同時需要控制汽車的轉(zhuǎn)向和速度。軌跡跟蹤需要同時考慮車輛的橫向和縱向控制，才能實現(xiàn)精確的路徑跟蹤。探索新知PID控制PID控制簡稱比例、積分和微分控制。PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)且能達到較好的控制效果，因此廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。當被控對象的模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)不全，可以采用PID控制，其參數(shù)通過經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定。探索新知PID控制PID控制由比例P、積分I和微分D三個部分組成，分別產(chǎn)生不同的控制作用。探索新知PID控制P部件產(chǎn)生與系統(tǒng)偏差成比例的控制作用，這樣可以減小偏差，快速響應(yīng)。比例越大，響應(yīng)越快，但可能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。I部件產(chǎn)生積分作用，可以消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。積分時間越短，積分作用越強。但容易降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。D部件產(chǎn)生微分作用，提高系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)，可以提前預(yù)防偏差繼續(xù)增大。但對噪聲比較敏感。PID控制把三者結(jié)合，可以獲得無穩(wěn)態(tài)誤差、快速響應(yīng)的控制效果。探索新知PID控制PID控制是一個傳統(tǒng)控制方法它適用于溫度、壓力、流量、液位等幾乎所有工程應(yīng)用場景不同的應(yīng)用場景，僅僅是PID參數(shù)應(yīng)設(shè)置不同只要參數(shù)設(shè)置得當均可以達到很好的效果，甚至更高的控制要求。探索新知應(yīng)用實例“速度-加速度”回路“位移-速度”回路Apollo自動駕駛系統(tǒng)的縱向速度控制。探索新知應(yīng)用實例這兩個回路分別計算縱向的位置誤差和速度誤差。綜合確定對車輛的控制量，從而精確控制車輛的速度，使其能夠準確跟隨規(guī)劃好的軌跡。探索新知滑?？刂?1滑?？刂?SlidingModeControl，SMC)也叫做變結(jié)構(gòu)控制02本質(zhì)上是一類特殊的、不連續(xù)的非線性控制03這種控制策略與其他控制的不同之處在于系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”并不固定04是可以在動態(tài)過程中根據(jù)系統(tǒng)當前的狀態(tài)有目的地不斷變化05迫使系統(tǒng)按照預(yù)定“滑動模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運動探索新知滑?？刂苹Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制的原理，是根據(jù)系統(tǒng)所期望的動態(tài)特性來設(shè)計系統(tǒng)的切換超平面，通過滑動模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束。探索新知滑?？刂葡到y(tǒng)一旦到達切換超平面，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面到達系統(tǒng)原點，這一沿切換超平面向原點滑動的過程稱為滑?？刂?。探索新知滑?？刂朴捎谙到y(tǒng)的特性和參數(shù)只取決于設(shè)計的切換超平面而與外界干擾沒有關(guān)系，所以滑模變結(jié)構(gòu)控制具有很強的魯棒性，能夠快速響應(yīng)，并且物理實現(xiàn)簡單，經(jīng)常應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制系統(tǒng)中。探索新知滑?？刂频窃诳刂浦校敔顟B(tài)軌跡到達滑動模態(tài)面后，難以嚴格沿著滑動模態(tài)面向平衡點滑動，而是在其兩側(cè)來回穿越地趨近平衡點，從而產(chǎn)生抖振。探索新知滑模控制滑?？刂芐MC對非線性系統(tǒng)以及未知干擾具有較強的魯棒性，然而單一的SMC往往不能滿足智能汽車控制的要求因此，改進基于滑模變結(jié)構(gòu)的運動控制方法成為當前的研究重點探索新知滑模控制主要方向自適應(yīng)模糊控制2融合比例微分控制1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的控制方法3滑?？刂瓶膳cPID控制等其他方法組合，發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢。總體來說，PID控制簡單可靠，滑模控制響應(yīng)快速，各有優(yōu)勢，可根據(jù)實際需要選擇使用。小測試即時檢測比較一下PID控制和滑模控制在軌跡跟蹤中的應(yīng)用優(yōu)勢。小結(jié)軌跡跟蹤控制中的兩種重要方法