第01章
横向控制概述
什么是横向控制 · 横向控制在自动驾驶中的角色 · 横向控制与纵向控制的区别 · 课程整体大纲介绍
入门概览
第02章
车辆运动学模型（一）
自行车模型假设 · 车辆坐标系定义 · 运动学方程推导（位置、航向角、速度关系）
运动学建模
第03章
车辆运动学模型（二）
前轮转向与后轮转向的区别 · 滑移角的概念 · 运动学模型的局限性
运动学转向
第04章
车辆动力学模型（一）
轮胎力学基础 · 侧偏刚度与侧偏角 · 魔术公式轮胎模型简介
动力学轮胎
第05章
车辆动力学模型（二）
二自由度动力学模型推导 · 状态空间方程建立 · 模型参数获取
动力学状态空间
第06章
坐标变换与路径表示
Frenet坐标系与笛卡尔坐标系 · 路径的数学表示（多项式、样条曲线） · 路径跟踪误差定义
坐标路径
第07章
PID控制基础
比例、积分、微分控制原理 · PID参数整定方法（Ziegler-Nichols） · 数字PID实现
PID经典控制
第08章
横向PID控制
基于预瞄偏差的PID控制 · 前馈+反馈PID结构 · PID在弯道中的局限性
PID横向
第09章
纯跟踪控制（Pure Pursuit）
几何原理 · 预瞄距离选取策略 · 代码实现与调参
几何跟踪
第10章
斯坦利控制（Stanley）
基于前轮偏角的反馈控制 · 横向误差与航向误差的融合 · 与纯跟踪的对比
Stanley反馈
第11章
线性二次型调节器（LQR）基础
最优控制理论简介 · LQR问题建模 · Riccati方程求解
LQR最优控制
第12章
横向LQR控制
基于误差模型的LQR设计 · 权重矩阵Q和R的调参经验 · LQR与PID的对比
LQR横向
第13章
模型预测控制（MPC）基础
MPC核心思想（滚动优化、反馈校正） · 预测模型与约束处理
MPC预测
第14章
横向MPC控制（一）
基于运动学模型的MPC设计 · 目标函数与约束定义 · QP求解器调用
MPC运动学
第15章
横向MPC控制（二）
动力学MPC与运动学MPC的对比 · 计算实时性优化 · 代码实现
MPC动力学
第16章
状态估计基础
卡尔曼滤波原理 · 扩展卡尔曼滤波（EKF） · 无迹卡尔曼滤波（UKF）
滤波估计
第17章
车辆状态估计
车辆横摆角速度估计 · 质心侧偏角估计 · 传感器融合（IMU+GPS+轮速）
状态估计融合
第18章
路径规划与跟踪的接口
全局路径与局部路径 · 路径平滑处理 · 路径重规划触发逻辑
规划接口
第19章
曲率与速度的自适应
弯道速度规划 · 曲率计算 · 基于曲率的控制增益调整
曲率自适应
第20章
控制延时补偿
延时来源分析 · Smith预估器 · 基于模型的状态预测补偿
延时补偿
第21章
鲁棒控制基础
参数不确定性 · 滑模控制（SMC）简介 · H∞控制简介
鲁棒SMC
第22章
横向控制中的抗积分饱和
积分饱和现象 · 条件积分法 · 变积分系数法
积分饱和抗饱和
第23章
控制器的离散化与实现
连续域到离散域的转换方法（双线性变换、零阶保持器） · 离散控制器的C++实现要点
离散化实现
第24章
仿真环境搭建（一）
基于Python的车辆动力学仿真 · Matlab/Simulink仿真 · Carla/SUMO联合仿真简介
仿真Python
第25章
仿真环境搭建（二）
搭建简单的横向控制仿真循环 · 可视化跟踪效果 · 性能指标（RMS误差、最大误差）
仿真评估
第26章
实车调试入门
实车与仿真的差异 · 传感器标定对控制的影响 · 安全保护机制设计
实车调试
第27章
横向控制性能评价
跟踪精度 · 稳定性 · 舒适性（jerk） · 鲁棒性测试方法
评价指标
第28章
典型场景案例分析
高速弯道失控 · 车道线丢失 · 紧急避障 · 匝道汇入
案例场景
第29章
前沿技术展望
端到端横向控制 · 强化学习在横向控制中的应用 · 基于学习的MPC
前沿学习
第30章
课程总结与项目实战
综合项目需求分析 · 控制器选型与设计 · 完整代码框架与调试流程
实战总结