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內(nèi)容簡介

　　本書主要介紹模型預(yù)測(cè)控制理論與方法在無人駕駛車輛路徑規(guī)劃與跟蹤控制方面的基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)。由于模型預(yù)測(cè)控制理論數(shù)學(xué)抽象特點(diǎn)明顯，初涉者往往需要較長時(shí)間的探索才能真正理解和掌握，進(jìn)一步應(yīng)用到具體研究，則需要更長的過程。本書詳細(xì)介紹了應(yīng)用模型預(yù)測(cè)控制理論進(jìn)行無人駕駛車輛控制的基礎(chǔ)方法，結(jié)合路徑規(guī)劃與跟蹤實(shí)例給出了Matlab仿真代碼和詳細(xì)仿真步驟，并且融入了研究團(tuán)隊(duì)在本領(lǐng)域的研究成果。本書一方面可以作為地面無人車輛、空中無人機(jī)、無人艇及移動(dòng)機(jī)器人等無人車輛模型預(yù)測(cè)控制的研究資料，同時(shí)也可以作為學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)控制理論的應(yīng)用教材。

作者簡介

　　龔建偉，博士，教授，北京理工大學(xué)智能車輛研究所，主要研究領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能車輛與移動(dòng)機(jī)器人、數(shù)據(jù)通信技術(shù)，主講機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制（含機(jī)器人智能車輛控制、遠(yuǎn)程控制、單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信編程、智能控制算法設(shè)計(jì)、機(jī)電系統(tǒng)傳感器應(yīng)用與集成、傳感器信息獲取與融合）。

圖書目錄

目  錄
第1章無人駕駛車輛與模型預(yù)測(cè)控制
1.1 無人駕駛車輛
1.1.1 無人車輛通用概念
1.1.2 無人駕駛車輛
1.2 路徑跟蹤與軌跡跟蹤
1.2.1 路徑規(guī)劃與軌跡規(guī)劃
1.2.2 路徑跟蹤與軌跡跟蹤
1.3 模型預(yù)測(cè)控制在無人駕駛車輛運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制中的應(yīng)用
1.3.1 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法的模型約束
1.3.2 軌跡跟蹤控制的模型約束
1.4 本書內(nèi)容與結(jié)構(gòu)說明
第2章車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模
2.1 車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)建模及驗(yàn)證
2.1.1 車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
2.1.2 車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型驗(yàn)證
2.2車輛動(dòng)力學(xué)建模及驗(yàn)證
2.2.1 車輛單軌模型
2.2.2 輪胎模型
2.2.3 小角度假設(shè)下的車輛動(dòng)力學(xué)模型
第3章：模型預(yù)測(cè)控制算法基礎(chǔ)與仿真分析
3.1 基本理論
3.1.1 生活中的啟示
3.1.2 控制理論中的描述
3.2 一個(gè)簡單的實(shí)例
3.3 線性時(shí)變模型預(yù)測(cè)控制算法
3.3.1 問題描述
3.3.2 非線性系統(tǒng)線性化方法
3.3.3 工程實(shí)例
3.4 非線性模型預(yù)測(cè)控制算法
3.4.1 問題描述
3.4.2 非線性模型預(yù)測(cè)控制的數(shù)值解法
3.4.3 工程實(shí)例
3.5 線性約束下的二次型規(guī)劃控制算法
3.5.1 線性約束轉(zhuǎn)化為LQR問題
3.5.2 LQR在無人駕駛車輛路徑跟蹤中的應(yīng)用
3.5.3 LQR進(jìn)行路徑跟蹤的工程實(shí)例
3.5.4 小結(jié)
第4章：給定軌跡的軌跡跟蹤控制
4.1 問題的描述
4.2 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的軌跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)
4.2.1車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
4.2.2目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)
4.2.3約束條件設(shè)計(jì)
4.3 仿真平臺(tái)概述
4.3.1 CarSim軟件介紹
4.3.2 Simulink/CarSim聯(lián)合仿真平臺(tái)
4.4 仿真實(shí)例
4.4.1  CarSim與Simulink聯(lián)合仿真
4.4.3  基于MPC的軌跡跟蹤控制器的設(shè)計(jì)
4.6 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的軌跡跟蹤仿真結(jié)果分析
第5章基于動(dòng)力學(xué)模型的無人駕駛車輛主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制
5. 1 理論基礎(chǔ)
5.1.1 線性誤差方程
5.1.2 約束條件建立
5.1.3 模型預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)
5.2 聯(lián)合仿真平臺(tái)搭建
5.2.1 在CarSim中建立車輛模型
5.2.2 控制程序編寫
5.3 仿真驗(yàn)證
5.3.1 參考軌跡選擇
5.3.2 不同仿真工況下的仿真結(jié)果
第6章加入規(guī)劃層的軌跡跟蹤控制
6.1結(jié)合規(guī)劃層的軌跡跟蹤控制系統(tǒng)
6.2基于MPC的軌跡規(guī)劃器
6.2.1 參考點(diǎn)的選擇
6.2.2 避障功能函數(shù)
6.2.3 五次多項(xiàng)式軌跡擬合
6.2.4 非線性二次規(guī)劃計(jì)算
6.3 基于MPC的路徑跟蹤控制器
6.4 不同車速下的跟蹤控制仿真實(shí)例驗(yàn)證
6.4.1 車輛參數(shù)設(shè)置
6.4.2 仿真工況設(shè)置
6.4.3 CarSim/Simulink聯(lián)合求解
第7章航向跟蹤預(yù)估控制算法
7.1 概述
7.2 二自由度無人駕駛車輛動(dòng)力學(xué)模型
7.3 航向預(yù)估算法原理
7.4 PID控制算法
7.5 仿真結(jié)果
7.5.1 航向階躍響應(yīng)仿真
7.5.2 路徑偏差階躍響應(yīng)仿真
7.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
7.6.1 1-航向階躍實(shí)驗(yàn)
7.6.2 實(shí)驗(yàn)2-航向連續(xù)跟蹤實(shí)驗(yàn)
7.6.3 實(shí)驗(yàn)3-航向預(yù)估算法在路徑跟蹤控制中的應(yīng)用
附錄A  Carsim8.02應(yīng)用高版本Matlab
符號(hào)表
參考文獻(xiàn)