使用模型预测控制的自动驾驶
模型预测控制(MPC)是一种离散时间多变量控制结构。在每个控制间隔，MPC控制器使用一个内部模型来预测未来的工厂行为。基于此预测，控制器计算最优控制动作。有关模型预测控制的更多信息，请参见MPC设计。
您可以在自动化驾驶应用程序中使用MPC来提高车辆的响应能力，同时保持乘客的舒适性和安全性。应用程序可以包括:
自适应巡航控制-例如，见采用模型预测控制的自适应巡航控制系统。
航线保持辅助——例如，参见采用模型预测控制的车道保持辅助系统。
航道跟踪控制-例如，请参阅车道跟踪控制与传感器融合和车道检测。
停车——以停车为例采用非线性模型预测控制的并行停车。
避障-例如，请看避障采用自适应模型预测控制。
MPC有几个对自动驾驶有用的特性。
| MPC特性 | 描述 | 更多的信息 |
|---|---|---|
| 显式地处理输入和输出约束 | 当计算最优控制移动时，MPC控制器考虑系统上的任何输入和输出约束。例如，你可以指定约束:
|
|
| 预测自我车辆行为在一个后退的地平线 | MPC控制器使用车辆动力学的内部模型来预测车辆对给定的控制行为在预测范围内的反应。这种行为类似于人类司机理解和预测车辆的行为。 | |
| 预览参考轨迹和跨越预测层的扰动 | 如果你能在预测范围内预测参考轨迹或扰动，MPC控制器在计算最优控制动作时就能吸收这些信息。这种行为类似于人类司机在他们的车辆前面预览道路。 | 信号预览 |
| 在运行时更新内部车辆模型 | 如果ego车辆的动态随时间变化，例如速度依赖的转向动态，则可以使用adaptive MPC更新控制器内部模型。 | 自适应政策委员会 |
| 生成代码 | 您可以为部署模型预测控制器自动生成代码。 | 生成代码并将控制器部署到实时目标 |
模拟在金宝app
为了简化自动驾驶控制器的初始开发，Model Predictive Control Toolbox™软件提供了Simulink金宝app®用于自适应巡航控制、航线保持辅助和路径跟踪的模块。这些模块为设计MPC控制器提供了特定于应用程序的接口和选项。
| 块 | 描述 |
|---|---|
| 自适应巡航控制系统 | 通过调整ego车辆的纵向加速度，跟踪设定的速度并与前车保持安全距离。 |
| 车道保持辅助系统 | 通过调整前转向角，使“自我”车辆沿着笔直或弯曲道路的中心行驶。 |
| 航迹跟踪控制系统 | 让小我车沿着笔直或弯曲道路的中心行驶，同时跟踪设定的速度并与前车保持安全距离。为此，控制器同时调整ego车辆的纵向加速度和前转向角。 |
对于其他自动化驾驶应用程序(如避障)，可以使用其他模型预测控制Simulink块(如金宝appMPC控制器,自适应MPC控制器,非线性MPC控制器块。有关使用自适应模型预测控制器的示例，请参见避障采用自适应模型预测控制。
控制器定制
为自适应巡航控制系统,车道保持辅助系统,航迹跟踪控制系统块，您可以生成一个自定义子系统，然后您可以为您的应用程序修改它。当你想:
修改默认的MPC设置或使用先进的MPC功能
修改默认控制器初始条件
使用不同的应用程序设置，例如自定义安全跟踪距离定义自适应巡航控制
要创建自定义子系统，请单击正在使用的块的对应按钮。例如，要为。创建自定义子系统自适应巡航控制系统块,块选项卡上,单击创建ACC子系统。该软件创建一个Simulink模型，其中包含一金宝app个与原始控制器配置相同的子系统。您可以修改这个子系统，并直接将其替换回原始模型中，替换控制器块。
集成自动驾驶的工具箱
如果您有自动驾驶工具箱软件，您可以将您的模型预测控制器与以下系统集成:
目标检测与跟踪
车道边界检测
路径规划
传感器融合
有关示例,请参见:自适应巡航控制与传感器融合,车道保持协助车道检测,车道跟踪控制与传感器融合和车道检测。
