Оптимизация курсового движения беспилотного автомобиля при наличии препятствий и возмущений

Аннотация

Рассматривается оптимизация процесса управления беспилотным автомобилем. В настоящее время идет активная разработка и использование беспилотного транспорта. Существует практика применения беспилотных шаттлов на закрытых площадках (конференциях, форумах и пр.). Тестируется применение автомобилей с автоматизированным управлением в городских условиях и на пересеченной местности. В связи с этим важной является разработка алгоритмов управления, позволяющих решать задачи контроля автомобиля в режиме реального времени при действии возмущений и наличии препятствий. С развитием технологий и увеличением вычислительных мощностей появляется возможность использовать алгоритмы оптимального управления, которые позволяют добиться лучших результатов при выполнении терминальных условий, минимизации энергетических затрат. В данной работе показано решение задачи оптимального управления беспилотным автомобилем при наличии штрафной функции, шумов измерений и возмущений по неполным данным с использованием принципа разделения. Решена задача оптимального управления в детерминированной и стохастической постановках с использованием алгоритма с прогнозирующей моделью с функционалом обобщенной работы. Показана эффективность применения фильтра Калмана в зависимости от разной интенсивности шумов измерений и различной скорости движения автомобиля. Приведены результаты численного моделирования, показывающие возможность использования предложенного алгоритма для осуществления управления беспилотным автомобилем при различных начальных и конечных условиях. Разработанный алгоритм успешно применен для объезда движущегося объекта.