主要內容
由於模型預測控制理論數學抽象特點明顯，初涉者往往需要較長時間的探索才能真正理解和掌握，而進一步套用到具體研究，則需要更長的過程。本書詳細介紹了套用模型預測控制理論進行無人駕駛車輛控制的基礎方法，結合運動規劃與跟蹤實例詳細說明了預測模型建立、方法最佳化、約束處理和反饋校正的方法，給出了Matlab仿真代碼和詳細圖解仿真步驟。所有代碼都詳細提供了詳盡的註解，並且融入了研究團隊在本領域的研究成果。
本書可以作為地面無人車輛、空中無人機、無人艇及移動機器人等無人車輛模型預測控制的研究參考資料，同時也可以作為學習模型預測控制理論的套用教材。
作者簡介
龔建偉，博士，教授， 北京理工大學智慧型車輛研究所，主要研究領域為計算機控制技術、智慧型車輛與移動機器人、數據通信技術，主講機電系統設計與控制（含機器人智慧型車輛控制、遠程控制、單片機與嵌入式系統、數據通信編程、智慧型控制算法設計、機電系統感測器套用與集成、感測器信息獲取與融合）。
目錄
第1章 無人駕駛車輛與模型預測控制
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 路徑規劃與軌跡規劃
1.2.2 路徑跟蹤與軌跡跟蹤
1.3 模型預測控制在無人駕駛車輛運動規劃與控制中的套用
1.3.1 運動規划算法的模型約束
1.3.2 軌跡跟蹤控制的模型約束
1.4 本書內容與結構說明
第2章 車輛運動學與動力學建模
2.1 車輛運動學建模及驗證
2.1.1 車輛運動學建模
2.1.2 車輛運動學模型驗證
2.2車輛動力學建模及驗證
2.2.1 車輛單軌模型
2.2.2 輪胎模型
2.2.3 小角度假設下的車輛動力學模型
第3章：模型預測控制算法基礎與仿真分析
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 一個簡單的實例
3.3 線性時變模型預測控制算法
3.3.1 問題描述
3.3.2 非線性系統線性化方法
3.3.3 工程實例
3.4 非線性模型預測控制算法
3.4.1 問題描述
3.4.2 非線性模型預測控制的數值解法
3.4.3 工程實例
3.5 線性約束下的二次型規劃控制算法
3.5.1 線性約束轉化為LQR問題
3.5.2 LQR在無人駕駛車輛路徑跟蹤中的套用
3.5.3 LQR進行路徑跟蹤的工程實例
3.5.4 小結
第4章：給定軌跡的軌跡跟蹤控制
4.1 問題的描述
4.2 基於運動學模型的軌跡跟蹤控制器設計
4.2.1車輛運動學建模
4.2.2目標函式設計
4.2.3約束條件設計
4.3 仿真平台概述
4.3.1 CarSim軟體介紹
4.3.2 Simulink/CarSim聯合仿真平台
4.4 仿真實例
4.4.1 CarSim與Simulink聯合仿真
4.4.3 基於MPC的軌跡跟蹤控制器的設計
4.6 基於運動學模型的軌跡跟蹤仿真結果分析
第5章 基於動力學模型的無人駕駛車輛主動轉向控制
5. 1 理論基礎
5.1.1 線性誤差方程
5.1.2 約束條件建立
5.1.3 模型預測控制器設計
5.2 聯合仿真平台搭建
5.2.1 在CarSim中建立車輛模型
5.2.2 控制程式編寫
5.3 仿真驗證
5.3.1 參考軌跡選擇
5.3.2 不同仿真工況下的仿真結果
第6章 加入規劃層的軌跡跟蹤控制
6.1結合規劃層的軌跡跟蹤控制系統
6.2基於MPC的軌跡規劃器
6.2.1 參考點的選擇
6.2.2 避障功能函式
6.2.3 五次多項式軌跡擬合
6.2.4 非線性二次規劃計算
6.3 基於MPC的路徑跟蹤控制器
6.4 不同車速下的跟蹤控制仿真實例驗證
6.4.1 車輛參數設定
6.4.2 仿真工況設定
6.4.3 CarSim/Simulink聯合求解
第7章 航向跟蹤預估控制算法
7.1 概述
7.2 二自由度無人駕駛車輛動力學模型
7.3 航向預估算法原理
7.4 PID控制算法
7.5 仿真結果
7.5.1 航向階躍回響仿真
7.5.2 路徑偏差階躍回響仿真
7.6 實驗結果
7.6.1 1-航向階躍實驗
7.6.2 實驗2-航向連續跟蹤實驗
7.6.3 實驗3-航向預估算法在路徑跟蹤控制中的套用
附錄A Carsim8.02套用高版本Matlab
符號表
參考文獻
