lateralControllerStanley

使用Stanley方法计算路径跟踪的转向角命令

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语法

steerCmd = lateralControllerStanley (refPose currPose currVelocity)

steerCmd = lateralControllerStanley (refPose currPose currVelocity,名称,值)

描述

steerCmd= lateralControllerStanley (refPose,currPose,currVelocity)计算转向角命令，以度为单位，根据车辆的当前速度调整车辆的当前位姿以匹配参考位姿。默认情况下，该函数假定车辆处于向前运动状态。

控制器使用Stanley方法计算转向角指令[1]，其控制律基于运动学自行车模型。在低速环境下，惯性效应很小的情况下，使用该控制器进行路径跟踪。

例子

steerCmd= lateralControllerStanley (refPose,currPose,currVelocity,名称,值)指定使用一个或多个名称-值对的选项。例如,lateralControllerStanley (refPose currPose currVelocity,‘方向’,1)计算车辆反向运动时的转向角指令。

例子

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车辆前进时的转向角指令

打开生活的脚本

计算转向角命令，该命令将车辆当前的姿态调整为沿着行驶路径的参考姿态。车辆在向前行驶。

在本例中，您将计算单个转向角命令。在路径跟踪算法中，随着车辆姿态和速度的变化，不断地计算转向角。

在路径上设置一个参考位姿。姿态在位置(4.8米，6.5米)，方向角为2度。

refPose = [4.8, 6.5, 2];%[米，米，度]

设置车辆的当前姿态。姿态在位置(2米，6.5米)，方向角为0度。设置飞行器的当前速度为2m / s。

currPose = [2,6.5, 0];%[米，米，度]currVelocity = 2;米秒

计算转向角指令。为了使车辆与参考位姿匹配，方向盘必须逆时针旋转2度。

steerCmd = lateralControllerStanley (refPose currPose currVelocity)

steerCmd = 2.0000

车辆倒车时的转向角指令

打开生活的脚本

计算转向角命令，该命令将车辆当前的姿态调整为沿着行驶路径的参考姿态。车辆在倒车。

在本例中，您将计算单个转向角命令。在路径跟踪算法中，随着车辆姿态和速度的变化，不断地计算转向角。

在路径上设置一个参考位姿。姿态是在位置(5米，9米)，有一个90度的方向角。

refPose = [5,9,90];%[米，米，度]

设置车辆的当前姿态。姿态在位置(5米，10米)，方向角为75度。

currPose = [5,10,75];%[米，米，度]

设置飞行器的当前速度为-2米每秒。因为飞行器是反向运动，所以速度一定是负的。

currVelocity = 2;米秒

计算转向角指令。为了使车辆与参考位姿匹配，方向盘必须顺时针旋转15度。

steerCmd = lateralControllerStanley (refPose currPose currVelocity,“方向”,1)

steerCmd = -15.0000

输入参数

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`refPose`- - - - - -参考姿势
(x,y,Θ)向量

参考位姿，指定为[x,y,Θ)向量。x和y单位是米，和Θ是在度。

x和y指定参考点，引导车辆转向。Θ指定此参考点处的路径的方向角，且在逆时针方向上为正。

对于前进中的车辆，参考点是最接近车辆前轴中心的路径上的点。
对于反向行驶的车辆，参考点是最接近车辆后轴中心的路径上的点。

数据类型:单|双

`currPose`- - - - - -当前的姿势
(x,y,Θ)向量

车辆的当前姿态，指定为[x,y,Θ)向量。x和y单位是米，和Θ是在度。

x和y指定车辆的位置，定义为车辆后轴的中心。

Θ指定车辆在指定位置的方向角(x,y，逆时针方向为正。

有关车辆姿态的详细信息，请参阅自动驾驶工具箱中的坐标系统。

数据类型:单|双

`currVelocity`- - - - - -当前的纵向速度
真正的标量

车辆的当前纵向速度，指定为实标量。单位是米每秒。

如果车辆在向前运动，那么这个值必须大于0。
如果车辆在逆行，则此值必须小于0。
值0表示车辆不处于运动状态。

数据类型:单|双

名称-值对的观点

指定可选的逗号分隔的对名称,值参数。的名字参数名和价值是对应的值。的名字必须出现在引号内。可以按任意顺序指定多个名称和值对参数Name1, Value1,…,的家。

例子:“MaxSteeringAngle”, 25岁

`“方向”`- - - - - -车辆行驶方向
`1`(移动)(默认)|`1`(反向运动)

车辆的行驶方向，指定为逗号分隔的对组成“方向”,要么1向前运动或1反向运动。驱动方向决定了用于计算转向角指令的位置误差和角度误差。有关更多细节，请参见算法。

`“PositionGain”`- - - - - -位置增益
`2.5`(默认)|积极的真正的标量

车辆的位置增益，指定为逗号分隔对组成“PositionGain”一个正的实标量。这个值决定了位置误差对转向角的影响程度。典型值在[1,5]范围内。增加这个值以增加转向角的大小。

`的轴距`- - - - - -前后轴之间的距离
`2.8`(默认)|真正的标量

车辆前后轴之间的距离，以米为单位，由逗号分隔的对组成的轴距一个实数。此值仅适用于车辆向前行驶时。

`“MaxSteeringAngle”`- - - - - -最大允许操舵角
`35`(默认)|(0,180)范围内的实标量

车辆的最大允许转向角，以度为单位，由逗号分隔的对指定“MaxSteeringAngle”和(0,180)范围内的实数。

的steerCmd值已饱和到该范围[-MaxSteeringAngle, MaxSteeringAngle]。

下面的值-MaxSteeringAngle将-MaxSteeringAngle。
值高于MaxSteeringAngle将MaxSteeringAngle。

输出参数

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`steerCmd`-转向角指令
真正的标量

转向角命令，以度为单位，作为实标量返回。这个值在逆时针方向上是正的。

有关更多细节，请参见自动驾驶工具箱中的坐标系统。

算法

为了计算转向角指令，控制器将当前位姿相对于参考位姿的位置误差和角度误差最小化。车辆的行驶方向决定了这些误差值。

当车辆向前行驶时(“方向”名称-值对是1):

的位置误差为从前轴中心到路径上参考点的横向距离。
的角误差是前轮相对于参考路径的角度。

当车辆在倒车时(“方向”名称-值对是1):

的位置误差为后桥中心到路径上参考点的横向距离。
的角误差是后轮相对于参考路径的角度。

有关控制器如何最小化这些错误的详细信息，请参阅[1]。

参考文献

[1] Hoffmann, Gabriel M.， Claire J. Tomlin, Michael Montemerlo，和Sebastian Thrun。越野自动汽车轨迹跟踪:控制器设计、实验验证和赛车。美国控制会议。2007年,页2296 - 2301。doi: 10.1109 / ACC.2007.4282788