Прогнозирующее управление (MPC) является архитектурой управления с несколькими переменными в дискретном времени. На каждом контрольном интервале контроллер MPC использует внутреннюю модель, чтобы предсказать будущее поведение объекта. На основе этого предсказания контроллер вычисляет оптимальные действия управления. Для получения дополнительной информации о прогнозирующем управлении моделью см. Раздел «Проект MPC».
Вы можете использовать MPC в беспилотных аппаратах для повышения быстродействия транспортного средства при сохранении комфорта и безопасности пассажиров. Приложения могут включать:
Адаптивный круиз-контроль - Для примера смотрите Адаптивную систему круиз-контроля с использованием модели прогнозирующего контроля.
Помощь в поддержании маршрута - Для получения примера смотрите систему помощи по поддержанию маршрута, использующую прогнозирующее управление моделью.
Последующее управление маршрутом - например, см. Пример «Следующее управление маршрутом с слиянием датчика» и «Обнаружение маршрута».
Парковка - Для примера смотрите Параллельную парковку с использованием нелинейной Модели прогнозирующего управления.
Избегание препятствий - Для примера смотрите Предотвращение препятствий с использованием адаптивной Модели прогнозирующего управления.
MPC имеет несколько функций, которые полезны для беспилотного вождения.
| Функция MPC | Описание | Дополнительная информация |
|---|---|---|
| Явно обрабатывайте входные и выходные ограничения | При вычислении оптимальных перемещений управления контроллер MPC учитывает любые входные и выходные ограничения системы. Для примера можно задать ограничения для:
| |
| Предсказать автомобиль , оборудованный датчиком поведение на удаляющемся горизонте | Контроллер MPC использует внутреннюю модель динамики аппарата, чтобы предсказать, как транспортное средство будет реагировать на заданное действие управления через горизонт предсказания. Это поведение аналогично пониманию драйвера человека и предсказанию поведения их транспортного средства. | |
| Предварительный просмотр эталонных траекторий и нарушений порядка через горизонт предсказания | Если можно предвидеть эталонные траектории или нарушения порядка через горизонт предсказания, контроллер MPC может включать эту информацию при вычислении оптимальных действий управления. Такое поведение аналогично тому, как человеческий драйвер предворительно просматривает дорогу перед своим транспортным средством. | Предварительный просмотр сигнала |
| Обновляйте внутреннюю модель транспортного средства во время исполнения | Если динамика автомобиля , оборудованного датчиком изменяется с течением времени, например, для динамики рулевого управления, зависящей от скорости, можно обновить внутреннюю модель контроллера с помощью адаптивного MPC. | Адаптивный MPC |
| Сгенерируйте код | Можно автоматически сгенерировать код для развертывания прогнозирующих контроллеров модели. | Сгенерируйте код и разверните контроллер на целевых устройствах в реальном времени |
Чтобы упростить первоначальную разработку автомобильных контроллеров вождения, программное обеспечение Model Predictive Control Toolbox™ предоставляет Simulink® блоки для адаптивного круиз-контроля, помощи в поддержании маршрута и следования пути. Эти блоки обеспечивают специфичные для приложения интерфейсы и опции для разработки контроллера MPC.
| Блок | Описание |
|---|---|
| Adaptive Cruise Control System | Отслеживайте заданную скорость и сохраняйте безопасное расстояние от ведущего транспортного средства путем регулировки продольного ускорения автомобиля , оборудованного датчиком. |
| Lane Keeping Assist System | Сохраните автомобиль , оборудованный датчиком, перемещающийся по центру прямой или изогнутой дороги, регулируя угол наклона переднего руля. |
| Path Following Control System | Сохраните автомобиль , оборудованный датчиком, перемещающийся по центру прямой или изогнутой дороги, отслеживая установленную скорость и сохраняя безопасное расстояние от головного автомобиля. Для этого контроллер регулирует и продольный разгон, и передний угол поворота автомобиля , оборудованного датчиком. |
Для других беспилотных приложений, таких как предотвращение препятствий, можно проектировать и моделировать контроллеры, используя блоки Simulink с прогнозирующим управлением другой модели, такие как MPC Controller, Adaptive MPC Controller и блоки Nonlinear MPC Controller. Для примера, который использует адаптивный прогнозирующий контроллер модели, см. "Избегание препятствий" с использованием прогнозирующего управления адаптивной модели ".
Для блоков Adaptive Cruise Control System, Lane Keeping Assist System и Path Following Control System можно сгенерировать пользовательскую подсистему, которую можно затем изменить для своего приложения. Эта опция используется, когда вы хотите:
Измените настройки MPC по умолчанию или используйте расширенные функции MPC
Измените начальные условия контроллера по умолчанию
Используйте различные настройки приложения, такие как пользовательское безопасное определение расстояния для адаптивного круиз-контроля
Чтобы создать пользовательскую подсистему, нажмите соответствующую кнопку для используемого блока. Например, чтобы создать пользовательскую подсистему для блока Adaptive Cruise Control System, на вкладке Block нажмите Create ACC subsystem. Программа создает модель Simulink, которая содержит подсистему с тем же строением, что и ваш исходный контроллер. Можно изменить эту подсистему и непосредственно заменить ее обратно в исходную модель, заменив блок контроллера.
Если у вас есть программное обеспечение Automated Driving Toolbox™, можно интегрировать прогнозирующий контроллер модели с системами для:
Обнаружение объектов
Определение контуров маршрута
Планирование пути
Слияние датчиков
Для примеров смотрите: Адаптивный круиз-контроль с слиянием датчика, Поддержка поддержания маршрута с обнаружением маршрута и Последующее управление маршрутом с слиянием датчика и обнаружением маршрута.