Модельный прогнозирующий контроль (MPC) - это дискретно-временная многопараметрическая архитектура управления. В каждом интервале управления контроллер MPC использует внутреннюю модель для прогнозирования будущего поведения установки. На основе этого предсказания контроллер вычисляет оптимальные действия управления. Дополнительные сведения о прогнозирующем управлении моделью см. в разделе Проектирование MPC.
Вы можете использовать MPC в автоматических приложениях вождения для повышения быстродействия транспортного средства при сохранении комфорта и безопасности пассажиров. Приложения могут включать в себя:
Адаптивный круиз-контроль - пример см. в разделе Адаптивная система круиз-контроля с использованием модельного предиктивного контроля.
Помощь по поддержанию полосы движения - пример см. в разделе Система помощи по поддержанию полосы движения с использованием управления прогнозом модели.
Контроль следования полосы движения - пример см. в разделе Контроль следования полосы движения с синтезом датчиков и обнаружением полосы движения.
Парковка (Parking) - пример см. в разделе Параллельная парковка с использованием управления предсказанием нелинейной модели.
Предотвращение препятствий - пример см. в разделе Предотвращение препятствий с помощью адаптивного прогнозирующего управления моделью.
MPC имеет несколько функций, которые полезны для автоматического вождения.
| Функция MPC | Описание | Дополнительные сведения |
|---|---|---|
| Явная обработка ограничений ввода и вывода | При вычислении оптимальных перемещений управления контроллер MPC учитывает любые ограничения ввода и вывода в системе. Например, можно задать ограничения для:
| |
| Прогнозирование поведения транспортных средств ego через отходящий горизонт | Контроллер MPC использует внутреннюю модель динамики транспортного средства для прогнозирования того, как транспортное средство будет реагировать на данное управляющее действие через горизонт прогнозирования. Это поведение аналогично тому, как водитель человека понимает и предсказывает поведение своего транспортного средства. | |
| Предварительный просмотр опорных траекторий и возмущений на горизонте прогнозирования | Если вы можете предвидеть эталонные траектории или возмущения через горизонт прогнозирования, контроллер MPC может включить эту информацию при вычислении оптимальных действий управления. Такое поведение аналогично тому, как водитель человека просматривает дорогу впереди своего транспортного средства. | Предварительный просмотр сигнала |
| Обновление модели внутреннего транспортного средства во время выполнения | Если динамика эго-транспортного средства изменяется с течением времени, например, для динамики рулевого управления, зависящей от скорости, можно обновить внутреннюю модель контроллера с помощью адаптивного MPC. | Адаптивный MPC |
| Создать код | Можно автоматически создавать код для развертывания контроллеров прогнозирования модели. | Создание кода и развертывание контроллера на целевых объектах в реальном времени |
Чтобы упростить первоначальную разработку автоматических контроллеров вождения, программное обеспечение Model Predictive Control Toolbox™ предоставляет блоки Simulink ® для адаптивного круиз-контроля, помощи в поддержании полосы движения и отслеживания пути. Эти блоки предоставляют специфичные для приложения интерфейсы и опции для проектирования контроллера MPC.
| Блок | Описание |
|---|---|
| Адаптивная система круиз-контроля | Отслеживание заданной скорости и поддержание безопасного расстояния от ведущего транспортного средства путем регулировки продольного ускорения эго транспортного средства. |
| Вспомогательная система поддержания полосы движения | Продолжайте движение эго-транспортного средства по центру прямой или криволинейной дороги, регулируя угол поворота переднего руля. |
| Система управления путем следования | Поддерживайте движение эго-транспортного средства по центру прямой или криволинейной дороги, отслеживая заданную скорость и сохраняя безопасное расстояние от ведущего транспортного средства. Для этого контроллер регулирует как продольное ускорение, так и угол переднего рулевого управления эго-транспортного средства. |
Для других автоматизированных приложений вождения, таких как предотвращение препятствий, можно проектировать и моделировать контроллеры с использованием других блоков Simulink управления моделями, таких как MPC Controller, Adaptive MPC Controller и Nonlinear MPC Controller. Пример использования контроллера прогнозирования адаптивной модели см. в разделе Предотвращение препятствий с помощью управления прогнозом адаптивной модели.
Для блоков «Адаптивная система круиз-контроля», «Система помощи при удержании полосы движения» и «Система управления путем следования» можно создать пользовательскую подсистему, которую затем можно изменить для приложения. Этот параметр полезен при необходимости:
Изменение настроек MPC по умолчанию или использование дополнительных функций MPC
Изменение начальных условий контроллера по умолчанию
Используйте различные настройки приложения, например пользовательское определение расстояния для адаптивного круиз-контроля
Чтобы создать пользовательскую подсистему, нажмите соответствующую кнопку для используемого блока. Например, чтобы создать пользовательскую подсистему для блока адаптивной системы круиз-контроля, на вкладке Блок щелкните Создать подсистему ACC. Программа создает модель Simulink, которая содержит подсистему с той же конфигурацией, что и исходный контроллер. Можно изменить эту подсистему и непосредственно заменить ее в исходной модели, заменив блок контроллера.
Если у вас есть программное обеспечение Automated Driving Toolbox™, вы можете интегрировать прогнозирующий контроллер модели с системами для:
Обнаружение и отслеживание объектов
Обнаружение границ полосы движения
Планирование путей
Слияние датчиков
Примеры см. в разделах «Адаптивный круиз-контроль с синтезом датчиков», «Помощь по сохранению полосы движения с обнаружением полосы движения» и «Контроль за полосой движения с синтезом датчиков и обнаружением полосы движения».