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apollo控制算法

Apollo控制算法百度發起的一個自動駕駛測試和研發平台的核心組成部分,其主要邏輯包括局部規劃和軌道跟蹤。局部規劃由低精度模型和長周期規劃組成,而軌道跟蹤則由高精度模型和短周期規劃組成。在控制算法中,Apollo採用了模型預測控制(MPC)和線性二次調節器LQR)作為路徑跟蹤控制器。

MPC(模型預測控制):MPC是一種先進的過程控制方法,它依賴於過程的動態線性模型。在滿足一定約束條件的前提下,MPC通過最佳化當前時刻及未來時刻的行為來實現控制目標。MPC在控制時域內對當前時刻進行最佳化,同時考慮未來時刻,以求解當前時刻的最優解,並反覆最佳化以實現整個時域內的最佳化求解。

LQR(線性二次調節器):LQR是現代控制理論中發展成熟的狀態空間設計方法。它通過設計狀態線性反饋的最優控制規律,易於形成閉環最優控制。LQR的目標是最小化二次型目標函式J,這要求權矩陣Q與R的適當選擇,因為它們對算法效果有重要影響。LQR的研究對象是線性系統,但在實際套用中,由於效率和時耗的考慮,非線性系統通常會被線性化進行處理。

在Apollo算法中,LQR和MPC都選用腳踏車動力學模型作為研究對象。雖然腳踏車系統是非線性系統,但在最佳化過程中,為了求得最優控制解,會將其線性化。因此,可以說Apollo中研究的對象都為線性系統。

通過上述分析,我們可以看到Apollo控制算法在實現自動駕駛過程中的高效性和靈活性,以及MPC和LQR在路徑跟蹤控制器中的互補作用。