Обзор

Управление транспортным средством является конечным шагом в навигационной системе и обычно выполняется с помощью двух независимых контроллеров:

Этот пример фокусируется на боковом управлении в контексте пути, следующего в сценарии постоянной продольной скорости. В примере вы будете:

Боковой контроллер

Боковой контроллер Стэнли [1] использует нелинейный закон управления, чтобы минимизировать перекрестную ошибку и угол рыскания переднего колеса относительно пути ссылки. Блок Lateral Controller Stanley вычисляет команду угла поворота, которая настраивает положение транспортного средства тока так, чтобы оно совпадало с положением ссылки.

В зависимости от модели транспортного средства, используемой в выведении закона управления, блок Lateral Controller Stanley имеет два строений [1]:

Можно задать строение через Транспортное средство параметра модели в диалоговом окне блока.

Создание сценария

Сценарий был создан с использованием приложения Driving Scenario Designer. Этот сценарий включает одну, трехполосную дорогу и автомобиль , оборудованный датчиком. Подробные шаги по добавлению дорог, полос движения и транспортных средств см. в разделе «Интерактивное создание сценария вождения» и «Генерация синтетических данных о датчике». В этом сценарии транспортное средство:

На протяжении всей симуляции транспортное средство работает с постоянной скоростью 10 метров/секунду. Этот сценарий был экспортирован из приложения как функция MATLAB ® с помощью кнопки « Экспорта» > «Экспорт функции MATLAB». Экспортированная функция имеет имя helperCreateDrivingScenario. Дороги и актёры из этого сценария были сохранены в файле сценария LateralControl.mat.

Setup модели

Откройте учебную модель Simulink.

open_system('LateralControlTutorial')

Модель содержит следующие основные компоненты:

variant = 'LateralControlTutorial/Lateral Controller';
set_param(variant, 'LabelModeActivechoice', 'Kinematic');

Открытие модели также запускает helperLateralControlTutorialSetup скрипт, который инициализирует данные, используемые моделью. Скрипт загружает определенные константы, необходимые модели Simulink, такие как параметры транспортного средства, параметры контроллера, дорожный сценарий и эталонные положения. В частности, скрипт вызывает ранее экспортированную функцию helperCreateDrivingScenario для создания сценария. Скрипт также настраивает шины, необходимые для модели, вызывая helperCreateLaneSensorBuses.

Вы можете построить график дороги и запланированного пути с помощью:

helperPlotRoadAndPath(scenario, refPoses)

Симулируйте сценарий

При симуляции модели можно открыть Область глаз птицы (Bird 's-Eye Scope), чтобы проанализировать симуляцию. После открытия возможностей нажатия кнопки Find Signals, чтобы настроить сигналы. Затем запустите симуляцию, чтобы отобразить транспортное средство, контуры дороги и разметку маршрута. На изображении ниже показан Bird ' s-Eye Scope для этого примера через 25 секунд. В этот момент транспортное средство переключилось на левую полосу.

Полную симуляцию и исследования результатов можно запустить с помощью следующей команды:

sim('LateralControlTutorial');

Можно также использовать Simulink ® Scope (Simulink) в Подсистеме Транспортного средства и Окружения, чтобы проверить эффективность контроллера, когда транспортное средство следует запланированному пути. На возможности показано максимальное отклонение от пути менее 0,3 метра и самая большая величина угла поворота менее 3 степени.

scope = 'LateralControlTutorial/Vehicle and Environment/Scope';
open_system(scope)

Чтобы уменьшить боковое отклонение и колебания в команде рулевого управления, используйте блок Lateral Controller Stanley Dynamic и снова симулируйте модель:

set_param(variant, 'LabelModeActivechoice', 'Dynamic');
sim('LateralControlTutorial');

Заключения

Этот пример показал, как моделировать боковое управление транспортным средством в сценарии изменения маршрута с помощью Simulink. По сравнению с блоком Lateral Контроллера Stanley Kinematic, блок Lateral Контроллера Stanley Dynamic обеспечивает улучшенную производительность в пути после меньшего бокового отклонения от пути ссылки.

Ссылки

[1] Гофман, Габриэль М., Клэр Дж. Томлин, Майкл Монтемерло и Себастьян Трун. Autonomobile Automobile Trajectory Tracking for Off-Road Driving: Проектирование контроллера, Experimental Validation and Racing (неопр.) (недоступная ссылка). Американская контрольная конференция. 2007, с. 2296-2301.

Вспомогательные функции

helperPlotRoadAndPath Постройте график дороги и ссылочного пути

function helperPlotRoadAndPath(scenario,refPoses)
%helperPlotRoadAndPath Plot the road and the reference path
h = figure('Color','white');
ax1 = axes(h, 'Box','on');

plot(scenario,'Parent',ax1)
hold on
plot(ax1,refPoses(:,1),refPoses(:,2),'b')
xlim([150, 300])
ylim([0 150])
ax1.Title = text(0.5,0.5,'Road and Reference Path');
end