平行泊车系统路径跟踪控制（1）

1 车速控制

在纵向方向上，为了使车辆保持低速且尽可能匀速行驶，并且为了车辆能更好的跟踪期望路径，需要精确控制车速的大小。控制车速的原理是控制器根据车辆实时反馈的车速进行计算，得到油门或制动控制量，使得车辆的实际速度维持在期望车速附近。
不同的控制算法都能达到控制车速的目的，如PID控制、滑模控制、模糊控制和神经网络等。由于车速控制属于自动泊车系统中的小规模控制系统，车速控制器可以看作是单输入和单输出的反馈系统，因此采用结构简单、无需依赖精确模型的PID控制较为适合。

1.1 PID控制理论

PID控制系统由比例单元P(Proportion)、积分单元I(Integration)和微分单元D(Differentiation)组成。PID控制是工业控制应用中常用的控制方法，有着结构简单、稳定性好和适用性强等优点，并且不需要精确的被控对象模型，若不知道受控对象的特性，一般情况下认为PID控制是最适用的控制方法。PID控制的比例单元、积分单元和微分单元分别对应着目前误差、过去累计误差和未来误差，可以通过调节PID控制的三个参数来调整控制系统，使其设法满足设计需求。PID控制器的输出可以表示为：

PID控制系统的原理如下图所示。在实际情况中，有时候只需要使用PID控制器的部分单元，可以将不需要的单元参数设为零，因此PID控制器可以变成PI控制器、PD控制器、P控制器或I控制器。其中PI控制应用场合较多，在参考值为恒定情况下使用PI控制较多，而PD控制拥有比例控制和积分控制可以超前调节的特点，使得控制更加迅速。

1.2 车速控制模型搭建与仿真

由于泊车是车辆低速运动的过程，车速一般控制在 左右，发动机在怠速情况下，档位置一档和倒车档时，车速一般在 以下，因此，泊车过程需要通过控制制动压力使车速减小到5 左右，以达到车辆控制的目的。
在Simulink中使用PID模块搭建车速控制器，将PID控制模型与veDYNA车辆动力学模型进行联合，动力学模型输出的车速和设定的期望车速作为PID控制模型的输入，PID控制模型输出的制动压力百分比作为动力学模型的输入，模型如下图所示。

设置期望车速为-1m/s ，使用车速控制器控制veDYNA动力学模型，在simulink中测试车速控制器的控制能力，仿真结果如下图所示。

从图中可以看出，车速在 左右达到期望车速位置，当车速达到期望车速后，车速保持在-1m/s附近，波动范围较小，能够稳定在期望车速附近，说明PID控制模型能较好的控制车速，车速控制器控制效果稳定可靠，为后续的路径跟踪控制提供了基础。

最后

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