无人驾驶车辆模型预测控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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龚建伟，姜岩，徐威，著 著

图书标签:

• 无人驾驶
• 模型预测控制
• 自动驾驶
• 车辆控制
• 智能交通
• 控制理论
• 优化算法
• 机器人学
• 汽车工程
• 路径规划

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564090845

版次：1

商品编码：11485583

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-06-01

用纸：胶版纸

页数：191

内容简介

本书主要介绍模型预测控制理论与方法在无人驾驶车辆路径规划与跟踪控制方面的基础应用技术。由于模型预测控制理论数学抽象特点明显，初涉者往往需要较长时间的探索才能真正理解和掌握，进一步应用到具体研究，则需要更长的过程。本书详细介绍了应用模型预测控制理论进行无人驾驶车辆控制的基础方法，结合路径规划与跟踪实例给出了Matlab仿真代码和详细仿真步骤，并且融入了研究团队在本领域的研究成果。本书一方面可以作为地面无人车辆、空中无人机、无人艇及移动机器人等无人车辆模型预测控制的研究资料，同时也可以作为学习模型预测控制理论的应用教材。

作者简介

龚建伟，博士，教授， 北京理工大学智能车辆研究所，主要研究领域为计算机控制技术、智能车辆与移动机器人、数据通信技术，主讲机电系统设计与控制（含机器人智能车辆控制、远程控制、单片机与嵌入式系统、数据通信编程、智能控制算法设计、机电系统传感器应用与集成、传感器信息获取与融合）。

目录

目 录

第1章 无人驾驶车辆与模型预测控制
1.1 无人驾驶车辆
1.1.1 无人车辆通用概念
1.1.2 无人驾驶车辆
1.2 路径跟踪与轨迹跟踪
1.2.1 路径规划与轨迹规划
1.2.2 路径跟踪与轨迹跟踪
1.3 模型预测控制在无人驾驶车辆运动规划与控制中的应用
1.3.1 运动规划算法的模型约束
1.3.2 轨迹跟踪控制的模型约束
1.4 本书内容与结构说明
第2章 车辆运动学与动力学建模
2.1 车辆运动学建模及验证
2.1.1 车辆运动学建模
2.1.2 车辆运动学模型验证
2.2车辆动力学建模及验证
2.2.1 车辆单轨模型
2.2.2 轮胎模型
2.2.3 小角度假设下的车辆动力学模型
第3章：模型预测控制算法基础与仿真分析
3.1 基本理论
3.1.1 生活中的启示
3.1.2 控制理论中的描述
3.2 一个简单的实例
3.3 线性时变模型预测控制算法
3.3.1 问题描述
3.3.2 非线性系统线性化方法
3.3.3 工程实例
3.4 非线性模型预测控制算法
3.4.1 问题描述
3.4.2 非线性模型预测控制的数值解法
3.4.3 工程实例
3.5 线性约束下的二次型规划控制算法
3.5.1 线性约束转化为LQR问题
3.5.2 LQR在无人驾驶车辆路径跟踪中的应用
3.5.3 LQR进行路径跟踪的工程实例
3.5.4 小结
第4章：给定轨迹的轨迹跟踪控制
4.1 问题的描述
4.2 基于运动学模型的轨迹跟踪控制器设计
4.2.1车辆运动学建模
4.2.2目标函数设计
4.2.3约束条件设计
4.3 仿真平台概述
4.3.1 CarSim软件介绍
4.3.2 Simulink/CarSim联合仿真平台
4.4 仿真实例
4.4.1 CarSim与Simulink联合仿真
4.4.3 基于MPC的轨迹跟踪控制器的设计
4.6 基于运动学模型的轨迹跟踪仿真结果分析
第5章 基于动力学模型的无人驾驶车辆主动转向控制
5. 1 理论基础
5.1.1 线性误差方程
5.1.2 约束条件建立
5.1.3 模型预测控制器设计
5.2 联合仿真平台搭建
5.2.1 在CarSim中建立车辆模型
5.2.2 控制程序编写
5.3 仿真验证
5.3.1 参考轨迹选择
5.3.2 不同仿真工况下的仿真结果
第6章 加入规划层的轨迹跟踪控制
6.1结合规划层的轨迹跟踪控制系统
6.2基于MPC的轨迹规划器
6.2.1 参考点的选择
6.2.2 避障功能函数
6.2.3 五次多项式轨迹拟合
6.2.4 非线性二次规划计算
6.3 基于MPC的路径跟踪控制器
6.4 不同车速下的跟踪控制仿真实例验证
6.4.1 车辆参数设置
6.4.2 仿真工况设置
6.4.3 CarSim/Simulink联合求解
第7章 航向跟踪预估控制算法
7.1 概述
7.2 二自由度无人驾驶车辆动力学模型
7.3 航向预估算法原理
7.4 PID控制算法
7.5 仿真结果
7.5.1 航向阶跃响应仿真
7.5.2 路径偏差阶跃响应仿真
7.6 实验结果
7.6.1 1-航向阶跃实验
7.6.2 实验2-航向连续跟踪实验
7.6.3 实验3-航向预估算法在路径跟踪控制中的应用
附录A Carsim8.02应用高版本Matlab
符号表
参考文献

前言/序言

前言
无人驾驶车辆技术在智能交通系统和军事领域有着广阔的应用前景，著者所在北京理工大学机械与车辆学院智能车辆研究所(Intelligent Vehicle Research Center, Beijing Institute of Technology)自1990年开始进行无人驾驶车辆技术研究和探索，并且自2009年至2013年连续五届参加国家自然科学基金委主办的“中国智能车未来挑战赛”，取得良好成绩，其中2013年比赛中获得冠军。
在研究过程中，我们认识到无人驾驶车辆的环境感知、规划决策方法与车辆平台控制是密切相关的，特别是高速无人车辆的运动学与动力学特性不仅影响到感知算法，而且与规划算法和跟踪控制算法有着内在的联系。车辆运动学约束与动力学约束如果不能有效体现在路径规划与控制算法、传感器感知算法中，就无法得到很好的控制效果。
模型预测控制有其天然的多模型约束处理优势，能够与规划控制、感知过程的传感器数据预处理算法很好地结合，是在无人驾驶车辆控制过程中体现车辆运动学与动力学约束的理想方法。但模型预测控制算法较为复杂，计算方法复杂，对于不是从事控制理论学习的工科学者比较抽象。我们将在无人驾驶车辆研究过程中应用模型预测控制理论的基础概念和方法、算法代码整理出来，一方面给课题组形成较为系统的学习资料，方便后续研究，同时也可以供从事移动机器人、无人车辆（包括无人机、无人艇）的研究者们参考，另外也可作为车辆工程、自动控制等专业高年级本科生和研究生学习模型预测控制的辅助资料。
除封面署名作者外，实验室在读研究生刘凯、孙银健、袁盛玥、蒋健、徐大陆、张瑞琳参与了部分章节的初稿写作、代码测试和全书校对, 于宏啸提供附录A说明。陈慧岩教授和熊光明副教授对全书内容进行了审校，清华大学汽车研究所李升波博士审阅了本书部分内容，给出了很中肯的修改意见，在此一并致谢。
本书的研究工作得到国家自然科学基金项目“高速地面车辆主动危险规避最优运动规划与控制的动力学模型分析”(51275041)资助，是该项目前期的初步研究成果，后续工作将进一步在高速车辆控制过程中应用模型预测控制方法；本书的出版，也得到国家自然科学基金项目“复杂交通条件下弱环境约束区域无人驾驶车辆相对定位方法关键问题的研究”(61304194)部分资助，该项目提供了实验车辆的定位和感知方法基础。本书工作同时也与著者龚建伟于2011年至2012年期间在美国麻省理工学院Karl Iagnemma博士主持的Robotic Mobility Group课题组访问研究期间从事的研究工作相关，该研究工作促成了基金项目51275041的创意，同时这些研究成果也被收录在本书中。
代码下载地址：www.bitpress.com.cn。

好的，这是一本关于人工智能与现代社会影响的图书简介，它将深入探讨人工智能技术在社会结构、伦理道德、经济格局以及个人生活等多个层面的深远变革。 --- 书籍名称：《智械黎明：重塑人类文明的算法图景》 内容简介： 我们正站在一个历史的十字路口。驱动这场变革的，并非蒸汽机的轰鸣，也不是核裂变的威力，而是无处不在、不断进化的“智能代码”。《智械黎明：重塑人类文明的算法图景》不是一本关于技术规格的说明书，而是一部对未来社会形态进行深刻预判与审视的宏大叙事。本书旨在剥开人工智能（AI）技术日益精密的外衣，直抵其对人类文明核心价值的拷问与重塑。 本书的核心议题在于，当机器不仅能执行任务，更能进行决策、创造内容，甚至在某种程度上模拟“理解”时，人类社会原有的权力结构、经济模型、伦理边界乃至自我认知，将如何被彻底颠覆。 第一部分：算法的崛起与权力的新版图 本部分聚焦于AI如何渗透并重塑全球的权力分配。我们不再谈论传统意义上的军事或政治强权，而是探讨数据主权和算法控制权的转移。 深入剖析： 数据帝国的崛起： 探讨掌握海量训练数据和计算资源的科技巨头，如何通过“黑箱”算法，间接控制信息流、消费倾向乃至社会舆论的走向。书中将详细分析推荐系统、搜索引擎排序机制背后隐藏的偏见放大效应，以及这种系统性偏见对社会公平构成的隐性威胁。 治理的挑战： 面对自主学习的系统，传统的法律和监管框架显得滞后。本书将探讨“算法问责制”的构建难度，以及各国政府在应对超级智能系统时的政策博弈。我们审视了数据本地化、算法透明度立法等国际实践的成败得失。 地缘政治的新维度： AI不再仅仅是工具，它已成为国家间竞争的核心资产。本书比较了不同文明体系（例如，强调效率优先与强调安全可控）在发展AI战略上的路线差异，并预测了未来由AI能力决定的国际关系新格局。 第二部分：经济重构与劳动的终结之辩 本书对经济学原理进行了激进的重新审视，探讨了自动化浪潮下，生产力爆炸性增长与劳动价值萎缩之间的悖论。 深入剖析： “无用阶层”的出现： 查阅了大量经济模型，论证了白领工作——如法律助理、初级金融分析、内容编辑——正以前所未有的速度被生成式AI取代。书中并非简单地渲染失业恐慌，而是严肃探讨了如果劳动不再是分配财富的主要途径，社会保障体系、收入分配机制（如全民基本收入UBI的现实可行性）必须做出何种根本性调整。 生产力的悖论： 探讨了当资本不再需要大量人力投入时，利润将如何集中。书中引入了“智能资本回报率”的概念，分析了初创企业如何利用廉价的AI基础设施，实现超高速的资本扩张，进一步加剧了财富的两极分化。 创造力的商品化： 深入分析了AI在艺术、设计和音乐领域的应用。机器生成的作品如何在市场上与人类原创作品竞争，以及“版权”和“作者身份”在这一新范式下如何被消解或重新定义。 第三部分：伦理困境与人类心智的重塑 这是本书最具哲学思辨性的部分，关注AI对人类存在的意义、道德判断以及心智健康的冲击。 深入剖析： 机器的道德罗盘： 探讨了在自动驾驶、军事决策乃至医疗诊断中，如何为AI植入或推导出符合人类价值的伦理框架。书中详述了“电车难题”在复杂现实情境中的变体，以及深度学习模型在决策时展现出的不可解释的“直觉”是如何挑战传统逻辑伦理的。 认知惰性与心智退化： 详细分析了过度依赖AI辅助工具（如智能写作助手、即时决策引擎）对人类批判性思维、记忆力及解决复杂问题的能力的长期影响。本书警告，我们可能正通过将认知负担外包给算法，而使自身心智能力逐渐退化。 深度伪造与真实感的危机： 聚焦于生成式对抗网络（GANs）和大型语言模型（LLMs）如何使得“眼见为实”的时代彻底终结。书中分析了深度伪造（Deepfake）技术对个人声誉、政治选举和历史记录构成的根本性威胁，以及社会如何建立新的信任机制来应对无所不在的“合成现实”。 结语：迈向共生还是冲突？ 本书的结尾，作者并未给出乐观或悲观的断言，而是提出了一系列关键的行动方向。真正的挑战不在于技术本身，而在于我们——作为创造者和使用者——是否拥有足够的智慧和远见，去设计一个能够容纳超越人类智能的、可持续的未来。 《智械黎明》是一部面向政策制定者、哲学家、经济学者以及所有关心人类命运的普通读者的重要著作。它要求我们停止将AI视为一个遥远的未来概念，而是正视它作为一股正在塑造我们当下生活、并决定我们子孙后代世界的强大力量。阅读本书，是理解我们正在步入的这个“算法纪元”的必经之路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，完全颠覆了我对“专业书籍”的刻板印象，它更像是一本精心编排的、关于“时间感知”的实验报告。作者似乎将所有精力都投入到了对“延迟”和“即时性”之间微妙关系的哲学思辨上。书中对“等待”这一行为的细致入微的拆解，以及它如何被不同的文化背景所内化和重塑，占据了相当大的比重。我印象最深的是其中关于“承诺的重量”的论述，探讨了信息快速传递的时代，人们对“响应速度”的集体焦虑如何改变了人际信任的基础。通篇没有提及任何关于系统响应时间或计算负荷的量化指标，反而充满了对“预期管理”的精妙剖析。这种对时间维度的探讨，使得整本书弥漫着一种近乎冥想的缓慢节奏，与我们当下追求“秒级反馈”的主流思潮形成了强烈的反差。阅读时，我仿佛被拉入了一个慢动作的镜头里，仔细观察每一个看似不重要的“停顿”背后所蕴含的巨大社会能量。

评分☆☆☆☆☆

这本书最令人惊叹之处，在于其独特的“感知替代”理论构建方式。作者完全没有采用传统学术论文的严谨论证结构，而是通过大量对“感官输入替代”的案例分析来推动观点。例如，书中用大量的篇幅来描述声音和触觉如何成为信息传递的第二信道，尤其是在视觉信息饱和的环境下，这些“次要感官”是如何被重新激活并承担起关键的信息过滤职能的。这种对人体感官系统的深度挖掘，完全是心理学和神经科学的范畴，与任何关于信息处理架构的讨论都相去甚远。作者似乎在暗示，未来真正的交互前沿不在于屏幕或界面，而在于我们如何重新训练自己的非视觉感知系统来应对复杂环境。整本书的论述充满了实验性的色彩，但这些实验更多是关于人类经验的边界探索，而不是对任何技术系统的性能验证，读来仿佛在阅读一本跨越了生理学与社会学边界的、极具前瞻性的“人类体验设计手册”。

评分☆☆☆☆☆

这部作品，在我阅读完后，留下的印象是它以一种近乎史诗般的宏大叙事，勾勒出了一个关于“信息孤岛的消融与重构”的未来图景。作者似乎并未将重点放在我们日常所关注的技术细节的堆砌上，而是将视角拉升到社会结构与个体意识的交互层面。书中对“后真实时代”的社会心理描摹，尤其令人震撼。它没有直接讨论任何关于硬件或算法的理论，但其字里行间渗透出的那种对“系统性不确定性”的深刻洞察，仿佛预示着某种我们尚未察觉的变革正在酝酿。例如，书中对城市中无形的数据流如何塑造居民的日常决策路径进行了长篇累牍的、充满了哲学思辨的探讨，这种探讨完全脱离了任何工程学的范畴，更像是一部探讨数字时代社会学的专著。它更多关注的是“人”在被高度算法化的环境中，其主观能动性与客观环境之间的张力如何演变，读起来更像是在阅读一部融合了后现代主义批判与新媒介理论的深度文本，让人在合上书本后，需要很长时间才能从那种略带疏离感的未来感中抽离出来，思考我们现在所处的现实究竟有多少是真正由“自我”决定的。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，体验颇为奇特，它像是一次深入一场结构异常复杂的古代文明遗址的探险。我原以为会找到一些关于结构力学或者材料科学的细致描述，但出乎意料的是，作者似乎更热衷于解构“形式服从于功能”这一基本假设。书中花了大量篇幅来探讨“仪式化”在现代组织中的复兴，以及这种仪式如何取代了原有的清晰流程，成为新的决策底层逻辑。例如，书中有一章专门分析了跨部门沟通中那些看似毫无意义的冗长会议，将其解读为一种维护组织权力边界的复杂社会行为，而非低效的工作习惯。这种分析的角度，完全避开了任何与工程优化相关的词汇，它更接近于一种人类学研究的范式，将我们习以为常的“效率”和“流程”视为一种需要被审视的文化现象。对于渴望在技术蓝图上寻找明确路径的读者来说，这本书可能会显得晦涩，因为它提供的不是解决方案，而是一系列关于“为何我们现在是这样”的深度质疑，其语言风格充满了古典的、近乎象征主义的描绘，仿佛在用文学的笔触绘制一张社会生态图谱。

评分☆☆☆☆☆

这部作品的叙事结构非常具有颠覆性，它采用了非线性的、碎片化的叙事手法来构建其核心论点，这使得理解起来极具挑战性，但同时也带来了无与伦比的智力上的愉悦。作者似乎在故意规避一切标准化的、线性的知识传递方式。它不是从A到B的论证，而是像一个复杂的万花筒，不同的角度折射出同一个主题的不同侧面。书中涉及到的概念，比如“认知的冗余”或者“记忆的溢出”，都是在不同的小故事或历史引述中被逐步构建起来的。我感觉自己更像是在进行一次考古挖掘，通过拼凑散落的陶片来重建一个失落的文明的文化内核。这种风格的阅读，要求读者具备极高的主动性和联想能力，它完全拒绝提供即时的满足感，而是要求你为最终的理解付出努力。它对“知识的封装与解封”过程的探讨，本身就是对其内容的一种最佳诠释，完全没有触及任何工程学或系统设计中的具体实现环节。

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好，很好，非常好，相信京东，下次还从京东买。

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可以

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书很精美，邮寄快，服务好！

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东东还不错，整体比较满意和实惠。

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包装很好，就是不知道书的内容怎么样

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中央音乐学院

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好

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哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

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北理工团队出的 学习