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智能网联汽车技术基础项目四智能网联汽车控制执行

控制执行整体认知任务一任务二任务三纵向运动控制认知横向运动控制认知

控制执行整体认知1

学习目标1.掌握控制执行的概念。2.掌握控制执行的类型。3.了解控制执行的方法。智能网联汽车控制执行

理论知识一、控制执行的概念二、控制执行的类型三、控制执行的方法智能网联汽车控制执行

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行一、控制执行的概念控制执行是整个自动驾驶系统的最后一环，是将环境感知，行为决策，路径规划的结论付诸实践的执行者。控制执行系统将来自决策系统的路径规划落实到汽车机构的动作上。控制过程的目标就是使车辆的位置、姿态、速度和加速度等重要参数，符合必威体育精装版决策结果。

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行二、控制执行的类型智能网联汽车的控制执行是“人-车-路”组成的智能系统最终完成自动驾驶和协同驾驶的落地部分，主要包括车辆的纵向运动控制和横向运动控制。纵向运动控制，即车辆的制动和驱动控制。横向运动控制，即通过轮胎力的控制以及方向盘角度的调整，实现自动驾驶汽车的规划路径跟踪，这两种控制方式是单车自动驾驶所具备的。各类型分别如图4-1-1和图4-1-2所示。

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行图4-1-1纵向运动控制图4-1-2横向运动控制

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行控制执行需要借助复杂的汽车动力学完成主控系统，主控系统由软件部分的智能车载操作系统与硬件部分的高性能车载集成计算平台联合组成。智能车载操作系统融合了内容服务商和运营服务商的数据，以及车内人机交互服务，能够为乘客提供周到的个性化服务，目前的主流操作系统包括Windows、Linux、Android、QNX、YunOS(阿里云系统)等。高性能车载集成计算平台融合高精度地图、传感器、V2X的感知信息进行认知和最终的决策计算，目前主流硬件处理器包括FPGA、ASI、CGPU等型号。最终，决策的计算信息汇入车辆总线控制系统，完成执行动作。

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行三、控制执行的方法（1）PID控制（2）模型预测控制（3）滑模控制目前控制执行主流的控制算法主要有

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行（1）PID控制PID控制简称比例、积分和微分控制。PID控制器结构简单、容易实现且能达到较好的控制效果，因此广泛应用于控制领域。PID控制由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，其反馈控制原理如图4-1-3所示。

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行图4-1-3PID控制原理图如图4-1-3所示，首先对输入误差e进行比例、积分、微分运算，运算后的叠加结果u作为输出量用以控制被控对象，同时被控对象融合当时状态输出反馈信号y，再次与期望值r进行比较，得到的误差e再次进行比例、积分、微分调节，如此循环进行，直到达到控制效果。

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行PID控制通过调节比例、积分、微分实现系统的性能优化，各调节参数的作用表现在：1）比例调节按比例反映系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例参数大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。2）积分调节使系统消除稳态误差，提高无差度。只要存在误差，积分调节就起作用，直至消除误差，然后积分调节终止。积分作用的强弱取决于积分时间常数，该值越小，积分作用就越强，反之则越弱。但是，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分调节常与另外两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。3）微分调节能够产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，可通过微分调节作用消除。因此，可减少超调量和调节时间，有效改善系统的动态性能。但是，微分调节对噪声干扰有放大作用，因此过强的微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分调节反映的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零，所以微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行PID控制参数调节的一般步骤是：1）确定比例增益P2）确定积分时间常数Ti3）确定微分时间常数Td

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行1）确定比例增益P首先，去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0，PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；然后，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。

1、控制执行整体认知智能网联汽车控制执行2）确定积分时间常数Ti比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初