自动驾驶 5

欢迎回来！ 在上一视频中，我们看到了如何构建一个反馈控制器，为 纵向速度追踪问题，该问题使用PID控制一起生成文字命令， 使用控制器定义油门和刹车的 在本模块的最后的视频中， 我们将修改我们的控制架构以合并前馈命令， 这可以提高跟踪性能，尤其是在动态操作中。 具体来说，我们将集成前馈控制 和反馈控制到整个控制架构中。

我们也将这种深层的纵向车辆控制中。 让我们开始吧。

首先，让我们比较反馈和前馈。 反馈显示了一个闭环结构， 当前输出与参考信号进行比较。 并且，内心之间的感觉输入到反馈控制器， 最终模型的输出。

前馈馈线显示了一个开环结构 参考信号直接输入前馈控制器， 再一次生成模型的输入。 前馈控制器通过对模型过程进行建模来构建模型的输入， 如我们课程的模块三中愿意的那样，并且， 直接渗入的输入。 在许多应用中, 前馈和 反馈反馈相结合，以提高控制器性能。 这一次显示了真实的反馈， 前馈控制结构的工作原理。 您可以将前馈控制提供必要的输入 以保持模型追查其参考信号，并指导监督 对前馈控制器的不满，如 模型的干扰和不准确。 模型的输入输入添加前馈和 反馈输入。

总结这个概念，反馈和前馈控制器 都用于控制系统的资助是前馈控制器提供了 预测响应，因为它们产生的参考输出以实现特定的 跟踪响应，特别是当需要输入非零时。

反馈控制器提供无功响应， 删除了由于干扰引起的控制影响。

反馈与前馈控制的结合 被广泛使用，缘于互补关系。 因为自动驾驶汽车需要非零转向命令以保持 自动的惯性和惯性的油或刹车命令 以保持恒定的速度或健康率，因此前馈命令 在提高自动驾驶中的跟踪性能方面非常有用。

现在，让我们来看看组合的反馈和前馈控制器 用于产生纵向速度控制的车辆驱动。

参考速度或定期驾驶由更高层次的规划器定义。 并且需要车辆合理地遵循参考速度。 参考速度是前馈块的输入， 速度感受是反馈或PID控制块的输入。 两个控制器都产生两个车辆驱动信号，即油门和 刹命令。 请注意，此程序中没有包含低层控制器， 正如我们在上一个视频的纯PID反馈控制中的那样。 低层控制器需要的作用，通过 使用从加速到某个命令的地图， 现在偏前馈块处理。

前馈块仅将信号作为输入，其 主要目的是准确设置计划的输入。 届时，我们可以将整个纵向动力学模型转化为 固定查找表或参考图，将参考速度映射到 相应的执行器信号，真实的动态稳定状态。 这些前馈方法在稳定状态下运行良好，但 忽然了车辆动力系统的内在动力学。 并且还必须依靠当前的动态状态 来解决一些力和动力模型。

我们看一下需要的步骤，开发执行器的 命令，从前馈查找表中。 在我们的例子里 我们以为在每个时间步骤遵循参考速度。 基于运动的关系，在运动速度和 黎明角速度之间，我们可以计算出未来的萌角速度。

任何一个光角速度与意义速度有关，或 目的是为了什么， 差速器和最终传动装置。 所以我们现在可以计算出转速 与奇兔角速度相对应的 通过建模模块中定义的运动关系

然后发生了风险运行，动力系统的动态保证 压缩空气的作用在工具上的总压缩。 负载的来源是空气动力学， 阻力和车辆重力阻力。 我们可以使用车辆的当前状态计算组合重量， 包括其当前速度和道路坡度。

我们现在需要的信息是 可以将其与当前运行速度（以RPM为单位） 组合以限定产生能量的节气门位置。

再次，无关图定义为 可能性和RPM的偏差值。 并根据当前车辆工作点需要进行插补。

让我们对比一下PID 控制算法在上一节视频描述的， 和本视频讨论的前馈+反馈控制方法。 我们用上一段视频一样的仿真参数， 包括引擎映射和模型动态元素。

两个响应之间的关键差异是显而易见的， 当参考速度改变时。 因为PID控制器需要存在错误， 它的反应于前馈方法， 进入的方法立即应用相关的输入参考值。

然而，前馈追踪仍然不完美，因为车辆响应 最终受溺控制，我们提出的前馈方法 依赖于汽车的建模。 随着前馈模型变得更加合理， 反馈部分可以完全专注于抑制， 并且可以以一致的精确完成速度轮廓描绘。

在本视频中，我们已经介绍了前馈控制器的概念和 在反馈控制器集成前馈控制以提高 参考跟踪的性能。

我们反馈和前馈的闭环 自动驾驶车的控制。

恭喜您，您已经完成了 自动驾驶汽车的纵向控制模块。 您已经回顾了经典控制的概念并定义了PID控制器。 现在，您已经构建了一个用于汽车纵向控制的PID控制器， 并且您已应用前馈控制来提高参考速度追踪。

在下一个模块中，我们将深入探讨横向车辆控制设计， 以引导我们的车辆沿参考路径前进。

补充阅读：前馈速度控制 要了解有关前馈速度控制的更多信息，请阅读以下 PDF：

Sailan, K.、Kuhnert, KD，“全地形车辆前馈巡航控制系统的建模和设计”，计算机科学与信息技术 (CS & IT)。2013. https://airccj.org/csecfp/library/Search.php?title=MODELING+AND+DESIGN+OF+CRUISE+CONTROL+SYSTEM。

前馈速度控制.pdf

https://www.coursera.org/learn/intro-self-driving-cars/lecture/bj4Xw/lesson-3-feedforward-speed-control