control-controller-mpc-controller

简介

control-controller-mpc-controller 插件包是基于 MPC 控制算法进行车辆横纵向联合控制的控制器实现，通过该算法求解，可以同时输出控制车辆的方向盘转角、油门、刹车指令等。

control-controller-mpc-controller 插件主要包含 MPCController 的实现文件， MPCController 是继承 ControlTask 的子类，实现 Init 、ComputeControlCommand 、Reset 、Name 等方法。主要的计算逻辑在 ComputeControlCommand 方法，输入是规划轨迹线（ apollo::planning::ADCTrajectory ），车体位置信息（ apollo::localization::LocalizationEstimate ），车体姿态信息（ VehicleStateProvider ），车体底盘信息（ apollo::canbus::Chassis ）等。建立车辆横纵向动力学的微分方程，根据轨迹跟踪设计 [横向位置误差，横向位置误差变化率，航向角误差，航向角误差变化率，纵向误差，纵向速度误差]^T 为控制系统的状态变量，构建优化的代价函数，求解在给定优化空间内，使系统状态变量的微分方程趋于0最优解作为系统的控制量，输入到车辆，完成 1 次控制。

横纵向误差计算

横向误差计算在 ComputeLateralErrors() 方法中，与横向控制器（ apollo::control::LatController::ComputeLongitudinalErrors ）的计算方法一致；纵向误差计算在 ComputeLongitudinalErrors() 方法中，与纵向控制器（ apollo::control::LonController::ComputeLongitudinalErrors ）的计算方法一致，详细说明可参考对应控制器文档。

MPC控制器

MPC 控制器全称是模型预测控制（ Model predictive control ），顾名思义是根据模型进行模型的预测，并在给定约束条件下，求解满足代价函数（通过最小控制量使系统状态变量趋近于0）的最优解，然后取最优解第一个项作为控制输出给给系统输入，求解二次优化方法定义在 apollo/modules/common/math/mpc_osqp.cc ，所用的二次优化求解器是 OSQP 。

文件组织结构及说明

shell

control/controllers/lat_based_lqr_controller/
├── conf/                                                  // 控制器配置参数文件
├── docs/                                                  // 文档相关
├── lateral_controller_test/                               // 单元测试数据
├── proto
│   ├── BUILD
│   └── mpc_controller.proto                               // 控制器配置参数定义
├── BUILD                                                  // 规则构建文件
├── cyberfile.xml                                          // 插件包管理配置文件
├── mpc_controller.cc                                      // 控制器实现文件
├── mpc_controller.h                                       // 控制器实现文件
├── mpc_controller_test.cc                                 // 控制器单元测试文件
├── plugins.xml                                            // 插件配置文件
└── README_cn.md                                           // 说明文档

模块输入输出与配置