Lab di confronto tra inseguitori di percorso — esegui PP, APP, RPP, Stanley e MPC nelle stesse condizioni

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Open the panel, then press Run to load Python. You can stop execution and reset parameters. Results are computed on this device. No Python installation is required.

Local execution steps below are optional for reproducing the source results; they are not required for the browser experiment.

The experiment controls are in English.

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Esegui cinque approcci insieme

Esegui "Gentle curve · 3 m/s · 1 m offset". PP, APP, RPP, Stanley e MPC seguono lo stesso percorso dalla stessa posizione, e le traiettorie e i quattro grafici temporali (errore di cross-track, errore di rotta, sterzata, velocità) sono sovrapposti. Gli approcci si distinguono sia per colore sia per tipo di tratteggio (PP continuo, APP tratteggiato, RPP punteggiato, Stanley trattopunto, MPC tratteggio lungo).

In questa condizione tutti e cinque superano l'endpoint. Nella tabella, Stanley ha l'RMS del tasso di sterzata più basso ma l'RMS del cross-track più alto, e RPP, che rallenta se stesso in base alla curvatura, ha la velocità media più bassa e arriva per ultimo. Quale approccio sia "migliore" dipende da quale metrica si pesa.

Cosa è condiviso

Il veicolo è il modello cinematico a bicicletta con assale posteriore, solo in avanti, condiviso con i Lab precedenti. Il percorso, la posizione e l'orientamento iniziali, il passo (wheelbase), il limite di sterzata (e il limite di velocità di sterzata di 0,8 rad/s del veicolo), la velocità target, gli intervalli di 0,05 s fino a 30 s, e i test dell'endpoint e di fuori percorso sono gli stessi per ogni approccio.

Tutte le metriche provengono dal simulatore condiviso con le stesse definizioni. L'errore di cross-track e l'errore di rotta usano l'assale posteriore, e l'RMS è la radice quadrata dell'integrale temporale trapezoidale dei campioni al quadrato diviso per il tempo trascorso. Per la fluidità la tabella mostra l'RMS del tasso di sterzata e la variazione totale della sterzata (la somma dei cambiamenti assoluti di sterzata per ciclo). La velocità media è la distanza percorsa divisa per il tempo trascorso.

Cosa non è confrontabile alla pari

A parte l'unico parametro mostrato a schermo (lookahead di PP, tempo di lookahead di APP/RPP, guadagno di Stanley, passi dell'orizzonte di MPC), ogni approccio usa i valori iniziali del proprio Lab. Questi valori non sono stati calibrati gli uni rispetto agli altri, quindi i risultati confrontano queste impostazioni specifiche.

RPP riduce la propria velocità in base alla curvatura e alla distanza dall'endpoint, quindi il tempo di completamento e la velocità non sono confrontabili alla pari. Quando RPP rallenta, si riduce anche il suo lookahead scalato in velocità. Solo MPC ha un orizzonte di previsione, e il suo tempo di calcolo non viene confrontato qui (vedi il Lab MPC). Stanley sterza a partire dall'errore dell'assale anteriore, mentre le metriche qui usano l'assale posteriore.

Punti di forza che si scambiano con le condizioni

In "2 m/s (RPP fails)", solo RPP si arresta con "controller failed". Quando RPP rallenta, il suo lookahead si riduce fino al minimo di 0,5 m, e da un offset di 1 m non riesce più a trovare un punto target più avanti sul percorso. Questo è il comportamento del modello di veicolo di questo Lab, che ha solo una regola di recupero in avanti.

In "4 m/s (PP fails)", PP con un lookahead fisso di 2 m fallisce a metà percorso, mentre APP e RPP, il cui lookahead cresce con la velocità, completano. In "Tight curve (outcomes differ)", APP, RPP e Stanley completano, PP fallisce e MPC esce dal percorso. "Tight curve · 0.3 rad limit (all fail)" è un caso in cui il limite è inferiore ai circa 0,46 rad necessari per il raggio di 5 m, e nessun approccio riesce a compiere la curva. Cambiare la legge di controllo non può superare i limiti imposti dal veicolo e dai suoi vincoli.

Sequenza suggerita

Confronta le cinque traiettorie e le metriche nella condizione nominale e salvala come A.
Cambia la velocità a 2 m/s e 4 m/s, e leggi quale approccio fallisce e perché.
Usa le due preimpostazioni di curva stretta per separare le differenze tra gli approcci dal limite del veicolo.
Cambia il lookahead di PP, il guadagno di Stanley e l'orizzonte di MPC uno alla volta e osserva la differenza rispetto ad A.

Non classificare esecuzioni con stati di completamento o tempi trascorsi diversi solo in base all'RMS del cross-track. Il tempo di completamento di un approccio che non ha finito è "—". Tutto viene eseguito nel tuo browser, con confronto A/B, reset, condivisione e download JSON.