Problemet med att manövrera ett fordon genom en racebana i minimal tid kräver beräkning av både längsgående (broms och gas) och laterala (styrhjul) styringångar. Tyvärr, att lösa den resulterande icke-linjära optimal kontroll problem är typiskt beräkning dyrt och ogenomförbart för realtids banplanering. I detta dokument presenteras en iterativ algoritm som delar upp uppgiften att skapa sökvägar i två sekventiella delproblem som är betydligt lättare att lösa. Med tanke på en inledande bana genom racebanan, algoritmen kör en framåt-backward integrationssystem för att bestämma minimitiden longitudinella hastighetsprofil, med förbehåll för däck friktion begränsningar. Med denna fasta hastighetsprofil uppdaterar algoritmen fordonets väg genom att lösa ett konvext optimeringsproblem som minimerar den resulterande vägens krökning samtidigt som den håller sig inom spårgränserna och följer affina, tidsvarierande fordonsdynamikbegränsningar. Denna tvåstegsprocess upprepas iterativt tills den förutsagda varvtiden inte längre förbättras. Samtidigt som det inte ger några garantier för konvergens eller en globalt optimal lösning, fungerar metoden mycket bra när den valideras på Thunderhill Raceway kurs i Willows, CA. Den förutsagda varvtiden konvergerar efter fyra till fem iterationer, med varje iteration över hela 4,5 km racebana kräver bara trettio sekunder av beräkningstid på en bärbar dator. Den resulterande banan körs experimentellt på tävlingsbanan med en autonom Audi TTS testfordon, och den resulterande varvtid och racing linje är jämförbar med både en ickelinjär lutning nedstigning lösning och en bana registreras från en professionell racerförare. De experimentella resultaten visar att den föreslagna metoden är ett genomförbart alternativ för planering av onlinebanan inom en snar framtid.
Kapania och Gerdes REF presenterar en experimentellt validerad algoritm som minskar beräkningskostnaderna genom att bryta ner det kombinerade problemet med lateral/långlivad vehikelkontroll i två sekventiella underproblem som löses iterativt.
A Sequential Two-Step Algorithm for Fast Generation of Vehicle Racing Trajectories
{'venue': 'Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. SEPTEMBER 2016, Vol. 138', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Mathematics', 'Computer Science']}