基于Carsim和simulink联合仿真的路径跟踪测试

今天很高兴与大家分享如何利用 Carsim 和 Simulink 进行联合仿真以实现路径跟踪测试。其中所采用的核心算法是一种基于预瞄点的 PID 控制器设计方法。在 Carsim 的 Home 界面中，默认设置下即可轻松完成相关配置操作。通过仿真结果可以看出该方案在路径跟踪方面表现出了较高的精度和稳定性。

一，Vehicle

首先是对该车辆模型进行配置，默认选择的是E级车模型。在车辆模型中增加了能够检测前方预瞄点与参考路径之间偏差距离及误差面积的传感器配置

本系统设置了五个预瞄点位置，并对每个预瞄点进行定位处理；其中L_Drv_i代表第i个预瞄点与其基准轨迹对应位置的距离指标值（即定位误差），A_Drv_i代表不同预瞄点与其基准轨迹之间所形成的区域面积（其数值等于各时刻定位误差的累积值）；该面积可用来度量定位过程中的累积偏差程度

二，Procedure

我们对车辆仿真进行了明确的定义。首先设定车辆速度参数为100公里/小时，并设无制动且采用自动档模式。考虑到仿真系统采用了Simulink协同模拟的技术，在本次仿真中将转向角度设定为零度，并进一步明确了道路信息的参数设置。具体给出了参考路径坐标、附着系数等关键参数之后，随后进一步明确了道路信息的参数设置。

路径可自己定义，这里定义为带S弯道以体现控制效果。

三，Inputs & Outputs

在Carsim的Driver Model模块内完成与Simulink的联合仿真配置，在该模块中设置Carsim Inputs为方向盘转角参数，并根据示意图进行相关设置；特别需要注意的是此处采用Replace模式，在此模式下直接利用Simulink输出信号来控制方向盘转角参数；同时对Outputs部分进行详细定义，请参考下图中的相关说明。

创建了5个L_Drv_i和A_Drv_i；随后建立Simulink模型；在Carsim中配置保存路径；如上图所示；即可构建Simulink控制系统模型。

四，simulink模型

Simulink与CarSim联合仿真已有诸多博客进行了介绍，在此不做进一步赘述；模型构建过程已详细说明

其中，simple drive model如下：

该系统可接受跟踪误差及其积分结果作为基础数据输入。为简化处理流程，在此我们选择多端开关模块来进行筛选操作。具体而言，在本例中我们选择了第三个误差项作为输入信号，并通过增益放大该信号后再取反处理以获取方向盘转角信息。其中增益值与所选车辆动态模型参数具有一定的关联性。

五，carsim仿真效果

通过运行模型，得到carsim中车道保持效果如下：

欢迎大家交流指正。