优雅地失控

下图中那辆在柏油测试场地内腾云驾雾的1981款DMC Deloren后驱轿车正在以非常精确的控制姿态穿梭在交通锥桶组成的十分狭窄的跑道内。没有看错,它不是在正常行驶,而是一直在漂移。


自动漂移行驶中的测试车辆


图中表演头文字D的不是真人,而是由斯坦福大学开发的自动驾驶系统。在汽车侧向打滑,车轮失去大部分抓地能力的情况下,自动驾驶系统仍然可以在差分GPS的引导下精确的完成运动控制,整个过程没有碰到任何一个路旁的锥桶。


如果更清晰看完自动驾驶轿车全程漂移测试,下面的配有动感音乐视频MARYTkahna可以满足你。



MARTYKhana测试视频


录像中的测试场地是位于美国北卡利佛尼亚州 Thunderhill赛车场中,道路由交通锥桶组成的近一公里长的弯曲赛道。


试车员是机械工程专业博士生Goh和另外一个研究生Tushar Geol。国外的孩子心可是真的很大的,在这辆自动驾驶、侧滑运动、接近翻滚过程中玩得挺开心的。



车轮侧滑行进路线


这项实验起源于2015年,斯坦福大学动力设计实验室教授Chirs Gerdes带领他的团队将一台1981款DMC Deloreon轿车进行改造:将里面的燃油发动机改造成后轮驱动电机,提供高达700牛米的力矩;顶棚的差分GPS可以提供精度为1英寸(2.54mm)的定位精度;后轮的刹车制动改成电子控制的;将车体悬挂系统进行定制,使其能够满足大尺度滑动和快速转弯;计算机控制的方向盘可以在一秒之内从最左满打到最右。


当然最关键的是在车内增加了车辆翻滚加固钢梁,否则测试中车辆翻滚,前面那两个毛头小伙子可能早就光荣就义了。


MARTY车辆改造结构


这辆武装到牙齿的非法改装车被命名为MARTY(Multiple Actuator Research Test bed for Yaw control:用于转向控制的多执行器研究测试平台)


该研究团队通过近期发表的期刊论文给出了MARTY在漂移过程中用于精准控制角度和位置的硬件系统。控制软件算法倒是非常简洁直观,通过开源使得其他研究团队可以重复他们的实验结果。


与MARTY相关的论文


汽车在打滑状态下,原本用于控制速度的油门、刹车、方向盘就变得和通常情况下不同了。此时方向盘反而是控制车速、油门影响车辆旋转、刹车则决定了你能多快改变车轮方向。


这对于普通驾驶员就会造成极大的不适应和恐慌。普通商用车则会通过防抱死系统防止车辆进入漂移状态,这也就限制一些专业人员通过漂移使得车轮可以拥有更大的机动性和灵活性。



MARTY车轮实验可以将专业赛车驾驶人员的技巧应用到车辆自动驾驶中去,从而可以在保证车辆稳定的情况下大大扩展车轮行驶能力的物理极限,从而可以在紧急情况下达到漂移车手驾驶的机动性。


研究车辆在不稳定下,即漂移情况下的控制方法,也为今后车轮能够在各种运行状态下的稳定驾驶提供帮助。


再通过下面两个影片看看Gerds教授怎么介绍他们的研究的吧。






圣诞节快乐



大大,您好。我们实验室的小车终于是上了一米多了,经过两届的积累,对我来说不容易啊我还是很想继续提升可是却没了思路,我想问一下那些小车的动力学模型如何才能帮助我提车速呢?我现在的代码只是从图像获取中线偏差,舵机PD控制,电机PI控制,这些都是网上别人的方案。为什么要采取,这么做为什么可以有效,我完全不懂。我学了自动控制相关的知识,却也不清楚这其中究竟起了什么作用/::<



还有就是Matalb与simulimk可以帮到我什么?我也很好奇!目前我是利用Matlab搭了个与小车通信的GUI,可以在线调车速和舵机PD参数,还能用来做什么呢?仿真吗?那有哪些资料可以参考?


最后大大十五届的规则啥时候出?我非常希望智能车能一直办下去,大大加油。智能车友永不为奴。最后的最后,大大,圣诞快乐。


回复:谢谢你的问候。关于车模中相关建模和控制的内容我想在之后在专门撰文讲解吧。