基于MATLAB&SIMULINK开发自动驾驶系统第九讲纵向车速控制
本讲是采用纵向控制器Stanley模块来控制车辆向前运动的速度。在本模块中，以车辆的加速度从0到10米/秒为例。
纵向控制器Stanley块是一个离散的比例积分控制器，具有积分防抖功能。给定车辆的当前速度和行驶方向，该块输出所需的加速和减速指令，以匹配指定的参考速度。
运行模型，然后，打开范围，查看速度的变化和相应的加速和减速命令。
纵向控制器Stanley块以最大的3米/秒的值饱和加速指令。该块的最大纵向加速度(m/s^2)参数决定了这个最大值。试着调整这个参数并重新仿真模型。观察
变化对范围的影响。可以调整的其他参数包括块的比例和积分分量的增益系数，分别使用比例增益 Kp 和积分增益 Ki 参数。
10.1 说明
纵向控制器Stanley块计算控制车辆速度的加速和减速指令，单位为米/秒。指定参考速度、当前速度和当前行驶方向。控制器使用Stanley方法来计算这些命令，该块作为一个具有积分反余量的离散比例积分（PI）控制器来实现。
10.2 端口
10.2.1 输入
RefVelocity - 参考速度
参考速度，单位为米/秒，指定为实数标量。
CurrVelocity - 当前速度
车辆的当前速度，以米/秒为单位，指定为实数标量。
方向--行驶方向
1 (正向运动) |-1 (反向运动)
车辆的行驶方向，正向运动为1，反向运动为-1。
Reset - 重置速度误差积分的触发器。
0（保持稳定）｜非零标量（重置）。
重置速度误差积分e(k)为零的触发器。值为0时，e(k)保持稳定。非零值重置e(k)。
10.2.2 輸出
AccelCmd - 加速指令
加速度命令，以实数标量形式返回，范围为 [0, MA],其中 MA为参数的值。最大纵向加速度（m/s^2）参数。
DecelCmd - 减速命令
减速命令，以实数标量形式返回，范围为 [0, MD]，其中MD为参数的值。最大纵向减速度(m/s^2)参数。
10.3 参数
比例增益，Kp - 比例增益。
2.5（默认）
控制器的比例增益，Kp，指定为正实标量。
整数增益，Ki - 整数增益
1（默认）
控制器的积分增益，Ki，指定为正实标量。
采样时间 (s) - 采样时间
0.05（默认）
控制器的采样时间，以秒为单位，指定为正实标量。
最大纵向加速度(m/s^2)--最大纵向加速度。
3（默认）
最大纵向加速度，单位为米/秒的平方，指定为正实数。
该块将AccelCmd的输出饱和到[0, MA],其中 MA是该参数的值。高于MA的值设置为MA。
最大纵向减速度(m/s^2) - 最大纵向减速度。
6（默认）
最大纵向减速度，单位为米/秒平方，指定为正实数。
该块将DecelCmd端口的输出饱和到[0, MD],范围内，其中MD是该参数的值。超过MD的值将被设置为MD。
10.4 算法
纵向控制器Stanley块实现了一个具有积分反余量的离散比例积分(PI)控制器，如PID控制器块的 "反余量方法"(Simulink)参数所述。该块使用的是这个公式。
- u(k)是第k个时间步长的控制信号。
- Kp 为比例增益，由比例增益Kp 参数设置。
- Ki 为积分增益，由积分增益Ki 参数设置。
- Ts是块的采样时间，单位为秒，由采样时间(s)参数设置。
- e(k) 是第k个时间步的速度误差(CurrVelocity - RefVelocity)。对于每一个k，这个误差等于当前速度和参考速度输入的差值(CurrVelocity - RefVelocity)。
控制信号u决定加速指令AccelCmd和减速指令DecelCmd的值。该块将加速和减速命令饱和到各自的[0，MA]和[0，MD]范围内，其中。
- MA是最大纵向加速度（m/s^2）参数的值。
- MD是最大纵向加速度(m/s^2)参数的值。
在每个时间步中，AccelCmd和DecelCmd端口值中只有一个为正，另一个端口值为0，换句话说，车辆在一个时间步中既可以加速，也可以减速，但不能同时做到这两点。
方向输入端口所指定的运动方向，决定了在给定的时间步中，哪条指令为正值。
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