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Fun
research to playground model predictive control · steering dynamics · path tracking

MPC Path Tracking Lab

동일한 차량과 조향 액추에이터를 두 개의 예측 제어기가 동시에 움직입니다. 하나는 조향이 명령 즉시 반영된다고 가정하고, 다른 하나는 2차 조향 동특성을 prediction horizon 안에서 함께 계산합니다. 속도와 horizon을 바꾸며 두 차량의 경로 오차와 조향 진동을 비교해보세요.

IJAT 15 · 1155–1164 · 2014 Kim, E. · Kim, J. · Sunwoo, M.
Live comparison actuator-aware MPC vehicle-only MPC
vehicle speed
40 km/h
progress 0%
aware error 0.00 m
vehicle-only 0.00 m
Ready
Actuator-aware Case A
RMS error
0.00 m
Max error
0.00 m
Steer activity
0.0°/s
Vehicle-only Case B
RMS error
0.00 m
Max error
0.00 m
Steer activity
0.0°/s
Integrated prediction model

Both cars have identical steering actuator lag. The cyan predictor models that lag inside its horizon; the amber predictor assumes steering responds immediately.

angle constraint rate constraint receding horizon
δ command
→
2nd-order
steering
→
vehicle
motion
Tracking scope aware lateral error vehicle-only lateral error aware δ aware δcmd
Paper configuration

논문에서 검증한 핵심

논문은 식별된 2차 조향 모델과 2-DOF 차량 모델을 통합하고, 조향각·조향각속도 제약을 포함한 QP 기반 MPC를 구성했습니다. DLC와 road course에서 Np=20, Nc=8, Ts=10 ms, r=60을 기준으로 검증했으며, 액추에이터 동특성을 무시한 제어기는 속도가 높아질수록 진동이 커졌습니다.

Np
20
Nc
8
sampling
10 ms
steering BW
3 Hz
Simulation scope

브라우저용 개념 모델

이 실험은 논문의 27-DOF CarSim 검증과 Hildreth QP를 그대로 복제하지 않습니다. 두 차량에 같은 2차 조향 지연을 적용하고, finite-horizon 후보 궤적을 반복 평가해 “예측모델에 actuator state가 왜 필요한가”를 시각화한 축약 모델입니다.

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