四轮智能车的轨迹跟踪控制方法研究与实现的任务书.docx

四轮智能车的轨迹跟踪控制方法研究与实现的任务书
任务书
一、任务背景
四轮智能车作为机器人控制领域的重要研究方向之一，在工业生产、军事装备、医疗保健等领域具有广泛的应用。其中一项重要的研究内容是实现四轮智能车的轨迹跟踪控制。轨迹跟踪是指在特定路线上，通过控制车辆的速度和角度，使车辆在预定轨迹上运动。四轮智能车目前已具备了一些基础的控制系统，在完成速度控制、路径规划等任务方面已有实际应用。但是，轨迹跟踪控制需要对位置误差、转向半径、车辆稳定性等方面进行更深入的研究，在实际应用中提供更加精准的控制。
因此，本次任务旨在研究四轮智能车的轨迹跟踪控制方法，通过理论分析和实验验证，实现四轮智能车的高精度控制运动，并将其应用到实际场景中。
二、任务目标
1.理解四轮智能车的控制系统和相关技术原理；
2.分析轨迹跟踪控制的基本方法，并对控制问题进行建模和分析；
3.研究基于PID控制算法的四轮智能车轨迹跟踪控制方法，并进行仿真验证；
4.探究基于模型预测控制（MPC）的四轮智能车轨迹跟踪控制方法，并进行仿真验证；
5.设计实验平台，并通过实验验证不同控制算法的控制性能，比较其优劣；
6.将轨迹跟踪控制方法应用到实际场景中，并进行实际应用测试。
三、预期成果
1.实现基于PID控制算法的四轮智能车轨迹跟踪控制系统，并能够在不同路况下实现精准控制运动；
2.实现基于MPC控制算法的四轮智能车轨迹跟踪控制系统，并能够在不同条件下实现精准控制运动；
3.设计并搭建实验平台，进行仿真和实验验证，并对控制性能进行定量分析和比较，探究不同算法的优势和不足；
4.将研究成果应用到实际场景中，并进行实际应用测试，验证其在实际环境下的可行性和有效性。
四、任务安排
1.第1-2周：研究四轮智能车的控制系统和相关技术原理，分析轨迹跟踪控制的基本方法，建立控制模型；
2.第3-4周：研究基于PID控制算法的四轮智能车轨迹跟踪控制方法，进行仿真验证；
3.第5-6周：研究基于MPC控制算法的四轮智能车轨迹跟踪控制方法，进行仿真验证；
4.第7-10周：设计实验平台，进行仿真和实验验证，并进行控制性能的定量分析和比较；
5.第11-12周：将研究成果应用到实际场景中，进行实际应用测试，并进行性能评价和优化。
五、参考文献
[1]Zhang,Y.,Li,Y.,Ma,Y.,Wang,Y.,&Liu,H.(2020).Researchonatrajectorytrackingcontrolmethodforfour-wheeledstraddlemobilerobots.Measurement,166,108018.
[2]Bittar,A.J.,Lourenço,E.F.,&Bueno,S.D.(2018).DesignoffuzzyPIDcontrollerforpathtrackingcontrolofmobilerobotsbasedontheDugofftiremodel.RoboticsandAutonomousSystems,102,62-71.
[3]Yin,J.,Zhang,T.,Du,Z.,&Chen,J.(2017).Anovelhierarchicalcontrolstrategyforautonomousgroundvehiclessubjecttoparametricuncertainties.ControlEngineeringPractice,59,54-67.
[4]Li,X.,Xiong,C.,Ma,J.,&Luo,C.(2019).Thedynamicsandcontroloffour-wheelsteeredgroundvehicles:asurvey.NonlinearDynamics,97(4),2167-2199.