电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2025年7月16日
]
标题: 用于Frenet坐标系中实时车辆控制的深度双线性Koopman模型
标题: Deep Bilinear Koopman Model for Real-Time Vehicle Control in Frenet Frame
摘要: 由于车辆动力学的非线性和耦合特性,自动驾驶车辆的精确建模和控制仍然是一个基本挑战。 虽然Koopman算子理论提供了一个部署强大线性控制技术的框架,但学习高保真建模的有限维不变子空间仍然是一个开放问题。 本文提出了一种深度Koopman方法,在曲线Frenet坐标系中对车辆动力学进行建模和控制。 所提出的框架使用深度神经网络架构,从数据中同时学习Koopman算子及其相关的不变子空间。 该算法捕获了输入-状态双线性相互作用,同时保持凸性,这使其适用于实时模型预测控制(MPC)应用。 在训练过程中使用多步预测损失以确保长时域预测能力。 为了进一步提高实时轨迹跟踪性能,该模型与累积误差调节器(CER)模块集成,通过减轻累积预测误差来补偿模型不匹配。 通过硬件在环(HIL)实验评估闭环性能,使用CarSim RT模型作为目标被控对象,并在dSPACE SCALEXIO系统上进行实时验证。 所提出的控制器相对于基准控制器显著降低了跟踪误差,证实了其在嵌入式自动驾驶车辆系统中的实时实现适用性。
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