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复杂弯道路径跟踪实战

📚 共计 30 章节

课程导论与预备知识

复杂弯道场景定义 · 路径跟踪基础概念 · 车辆运动学模型回顾 · 课程目标与学习路径

参考路径表示方法

离散点路径 · 多项式拟合路径 · 样条曲线路径 · Frenet坐标系下的路径表示

车辆运动学模型

自行车模型推导 · 状态空间方程 · 模型离散化方法 · 模型局限性分析

运动学建模

纯跟踪算法基础

几何原理 · 前视距离选择 · 横向误差计算 · 转向角指令生成

纯跟踪几何

纯跟踪算法实战

Python代码实现 · 弯道参数调优 · 不同曲率下的表现分析 · 与前车距离的耦合影响

Stanley算法基础

横向误差与航向误差 · 非线性反馈律 · 增益参数设计 · 稳定性分析

Stanley算法实战

代码实现与调试 · 与纯跟踪对比实验 · 高速弯道下的性能差异 · 参数敏感性分析

线性二次型调节器基础

LQR理论简介 · 代价函数设计 · Riccati方程求解 · 状态反馈控制律

LQR最优控制

LQR路径跟踪实战

误差模型建立 · LQR控制器设计 · 代码实现 · 与Stanley对比

模型预测控制基础

MPC基本原理 · 预测时域与控制时域 · 约束处理 · 滚动优化策略

MPC路径跟踪实战

线性MPC设计 · QP求解器调用 · 代码实现 · 弯道约束下的性能评估

非线性车辆模型 · NMPC求解方法 · 实时性挑战 · 应用场景分析

前馈-反馈控制结构

前馈控制原理 · 前馈量计算 · 反馈补偿设计 · 复合控制器实现

路径平滑与预处理

路径点降噪 · 曲率计算 · 路径重采样 · 贝塞尔曲线平滑

平滑预处理

速度规划与跟踪耦合

弯道速度规划策略 · 速度-路径解耦控制 · 协同控制方法

速度规划耦合

横向控制误差分析

横向偏差 · 航向偏差 · 曲率偏差 · 综合误差指标设计

纵向控制基础

PID速度控制 · 加速度约束 · 制动与油门切换逻辑 · 纵向与横向协调

复杂弯道场景分类

S弯 · U型弯 · 连续弯道 · 回旋弯 · 匝道场景分析

S弯路径跟踪实战

S弯特征分析 · 控制器选择策略 · 参数自适应调整 · 实车测试案例

U型弯路径跟踪实战

U型弯挑战 · 最小转弯半径约束 · 低速高精度控制 · 传感器视野限制

连续弯道路径跟踪实战

连续弯道特性 · 记忆效应与预测 · 控制器切换策略 · 鲁棒性验证

连续弯道切换

匝道汇入场景

匝道几何特征 · 汇入时机判断 · 路径规划与跟踪协同 · 安全策略

参数自适应与增益调度

基于曲率的增益调度 · 基于速度的增益调度 · 模糊逻辑调度 · 自适应控制实现

自适应增益调度

状态估计与滤波

卡尔曼滤波基础 · 车辆状态估计 · 传感器融合 · 延迟补偿

卡尔曼融合

硬件在环仿真

Simulink/CarSim联合仿真 · 实时系统搭建 · HIL测试流程 · 结果分析

软件在环仿真

ROS/Gazebo仿真环境 · 算法快速原型验证 · 场景复现与测试

实车部署与调试

工控机环境配置 · CAN通信 · 传感器标定 · 实车调试流程

性能评价指标

横向误差RMS · 最大误差 · 跟踪稳定性 · 计算延迟 · 鲁棒性评分

常见问题与故障诊断

振荡发散 · 稳态误差 · 延迟抖动 · 传感器失效处理

课程总结与进阶方向

核心算法回顾 · 工程经验总结 · 前沿研究方向 · 推荐学习资源