直观地理解车辆的运动控制

直观地理解车辆的运动控制

  运动控制的目的是使车辆沿着一条给定的路线运行，尽可能保证车辆和路线的横向偏移量尽可能小，且运行速度越快越好。以下将以差速轮和阿克曼结构的车通俗地介绍如何对车辆进行控制。
  车辆的运动控制可以理解成踩油门和打方向盘的过程，车辆的线速度与油门的大小相关，车辆的角速度与方向盘的角度和线速度有关。
  正常开车的情况下，当前方道路比较平滑时且车辆处于路的正中央，就可以考虑加大油门了，车辆的速度也就越来越快（当然实际情况要复杂得多，路面情况、车辆状态、其它车辆等都会影响油门的大小）。车辆的移动速度与油门大小有关，而油门大小与车辆和路径的相对位置和路径的平滑性有关。车辆与路径的相对位置可以用车辆上一点与路径的偏差、车辆的方向与路径的方向偏差相关。而平滑性与路径的曲率相关。总体上合理的做法是，车辆的位置与路径的偏差越大，车速越小，当路径的曲率越大，车速越小，通俗地讲就是进弯道前减速，进直道可以加速。能表示这样关系的函数非常多，选择一个合适的即可，调参是必不可少的。
  踩油门后，紧接着的动作是打方向盘了。还是参考人们开车的经验。当车辆偏离路径方向时，应该朝反方向打方向盘，当前方有弯道时，就准备打方向盘。合理的打方向盘方式是，车辆偏离路径越大，方向盘打多一点，前方路径弯道越弯，方向盘也打多一点。
  通过以上的方式，以参考人们自己开车的方式直观地认识如何做运动控制，不足以应用与实际控制中。要想车辆平稳地运行起来，还需要对以上的各种相关关系进行详细地分析，建立定量的模型。