Có đường rồi, ô tô có bám được không?

Giữ đường tham chiếu là một đường tròn bán kính 20 m. Pure Pursuit chọn một điểm phía trước trên đường, tính góc lái và cập nhật chuyển động từ tâm trục sau. Đổi một tham số, rồi so cả sai số và giới hạn sử dụng trong một lần chạy tối đa 20 giây.

Đường tham chiếu và chuyển động đã tính

Xám: tham chiếu · xanh: đường đã tính · vàng: dây nhìn trước. Hình xe chỉ để nhận biết hướng; bài này chưa kiểm va chạm thân xe hay ranh làn.

Sai lệch tâm trục sau theo thời gian

Góc lái thực áp và lệnh yêu cầu

Xanh: góc thực áp · vàng: lệnh sau giới hạn góc · đỏ: biên ±25°. Tốc độ thay đổi góc lái giới hạn ở 40°/s.

Hình học và giả định

κ = 2yt/Ld²,   δcmd = arctan(Lκ),   ψ̇ = v tan(δ)/L.

Điểm đích là giao điểm phía trước giữa đường tròn tham chiếu và đường tròn nhìn trước đặt tại tâm trục sau. Ld là khoảng cách thẳng tới đích; yt là tọa độ ngang của đích trong hệ trục xe. Góc trong mô hình tính bằng radian, đồ thị hiển thị độ.

Chiều dài cơ sở 2,8 m; giới hạn góc lái ±25°; giới hạn tốc độ góc lái 40°/s; chu kỳ 0,02 s; vận tốc dọc không đổi. Các giá trị là cấu hình minh họa. Mỗi khoảng dùng nghiệm chính xác của mô hình xe đạp khi giữ góc lái; giới hạn tốc độ góc lái được áp bằng bước cập nhật rời rạc.

Kiểm thêm gia tốc ngang: bài tập chọn ngưỡng thiết kế 2,5 m/s². Trên đường tròn 20 m, vận tốc danh định để đạt ngưỡng là √(2,5 × 20) ≈ 7,07 m/s. Kết quả động học có thể vẫn bám tốt ở 8 hoặc 12 m/s nhưng vượt ngưỡng này. Mô hình chưa tính trượt lốp, động lực học thân xe, bộ điều khiển ga/phanh hay độ bám mặt đường.

Thử và giải thích

  1. Giữ vận tốc 4 m/s, chạy khoảng nhìn trước 3, 6, 10 m. So sai số ban đầu, RMSE và thời gian chạm giới hạn.
  2. Giữ khoảng nhìn trước 6 m, so vận tốc 4, 8, 12 m/s. Phân biệt việc bám hình học với điều kiện gia tốc ngang của bài tập.
  3. Đổi sai lệch đầu 0 và 1,5 m. Giải thích phản ứng đầu quá trình và lý do cần cùng thời lượng để so sánh.

Nếu không còn giao điểm nhìn trước hợp lệ, phép tính dừng với lý do rõ ràng. Đây là dừng thí nghiệm số; chưa mô phỏng một thao tác phanh an toàn. RMSE lấy trên các mốc trạng thái, gồm mốc đầu. “Thời gian giới hạn” đếm các khoảng mà lệnh bị cắt hoặc tốc độ thay đổi bị giới hạn.

Đọc thêm

R. Craig Coulter — Implementation of the Pure Pursuit Path Tracking Algorithm; University of Toronto / Coursera — Pure Pursuit. Mã mô phỏng và đồ họa ở đây được biên soạn riêng cho bài thực hành, không sử dụng mã bài tập hoặc đáp án của Coursera.