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路径跟踪系统化能力提升

📚 共计 30 章节

路径跟踪概述

什么是路径跟踪 · 与轨迹跟踪区别 · AGV/自动驾驶/机器人应用 · 课程框架

概念应用场景

坐标系与位姿表示

全局/局部坐标系 · 位姿 (x,y,θ) · 齐次变换 · 坐标变换基础

数学基础坐标系

运动学模型基础

两轮差速 · 阿克曼转向 · 运动学方程 · 模型参数辨识

建模差速/阿克曼

路径表示方法

路径点序列 · 多项式/贝塞尔/样条曲线 · 平滑性评价

参考路径生成

全局路径规划 · 离散化 · 插值(线性/三次样条) · 路径长度

路径跟踪误差定义

横向/纵向/航向误差 · 几何计算 · 符号约定

误差分析几何

纯跟踪算法 (Pure Pursuit)

基本原理 · 前视距离 · 几何推导 · 实现步骤 · 优缺点

经典算法几何

纯跟踪算法实践

Python实现 · 仿真环境 · 参数调优 · 不同速度表现

斯坦利算法 (Stanley)

基本原理 · 横向控制律 · 前馈项 · 实现步骤 · 优缺点

经典算法前馈

斯坦利算法实践

Python实现 · 与纯跟踪对比 · 参数调优 · 不同曲率路径

模型预测控制 (MPC) 基础

MPC原理 · 预测模型 · 滚动优化 · 反馈校正 · 优势

线性MPC路径跟踪

线性化运动学 · MPC建模 · QP求解 · 约束处理

线性MPC实践

Python/C++实现 · 预测/控制时域 · 权重矩阵 · 仿真验证

非线性MPC路径跟踪

非线性MPC · 实时迭代 · ACADO/ROS · 计算效率

LQR路径跟踪

LQR原理 · 与MPC对比 · 控制器设计 · 黎卡提方程

LQR最优控制

LQR路径跟踪实践

代码实现 · Q/R调节 · 状态/输出反馈 · 仿真分析

PID路径跟踪

PID原理 · 位置式/增量式 · 参数整定 · 抗积分饱和

PID经典控制

PID路径跟踪实践

代码实现 · 不同路径表现 · 与MPC/LQR对比 · 工程注意

前馈-反馈复合控制

前馈原理 · 曲率/加速度前馈 · 复合结构 · 工程实践

前馈复合控制

路径跟踪中的时延补偿

时延来源 · 性能影响 · Smith预估器 · 基于模型补偿

路径跟踪中的扰动抑制

侧风/地面/负载扰动 · 扰动观测器 · 自适应补偿

扰动观测器

多传感器融合定位

GPS/IMU/里程计 · EKF · 粒子滤波 · 定位误差影响

路径跟踪仿真平台搭建

Python/Matlab框架 · 可视化 · 评价指标(RMSE等)

路径跟踪性能评价指标

稳态误差 · 超调 · 响应时间 · 精度 · 鲁棒性 · 复杂度

低速场景路径跟踪

AGV/仓储 · 运动学约束 · 纯跟踪vs Stanley · 工程案例

高速场景路径跟踪

自动驾驶 · 动力学约束 · MPC vs LQR · 预瞄控制 · 案例

高速自动驾驶

复杂路径跟踪

倒车 · U型弯 · S弯 · 多段切换 · 重规划触发

复杂路径倒车

路径跟踪系统调试方法

振荡/发散/滞后诊断 · 参数调试流程 · 数据记录 · 工具

路径跟踪工程化实践

代码架构 · 模块化 · 实时性优化 · 硬件在环 · 功能安全

工程化安全

路径跟踪前沿与展望

强化学习/模仿学习 · 端到端 · 多模态融合 · 未来趋势