← 学習ガイド
制御工学を学ぶ
帰還・推定・最適化を区別し、PIDとKalmanの実験で応答を確かめます。
以下は編集したおすすめの順番です。初めての方は1から、目的が決まっている方は必要な記事へ進んでください。
始める前に 関数・微分積分・ベクトルの基礎を使います。状態空間や閉ループの説明へは各項目の前提から進めます。
1. 誤差を戻して制御する
PIDの働きを読み、遅延と飽和で応答を変える。
-
PID制御
前提:閉ループと帰還
- 解説制御工学入門:PID制御 — 誤差を三つの時間スケールで扱う
- 実験・手順 · ブラウザで実行PID制御をPythonで試す — ゲイン・遅延・飽和で応答はどう変わるか
2. 観測から状態を推定する
予測と更新を分け、雑音の仮定を実験で変える。
-
カルマンフィルタ
前提:状態空間モデル
- 解説制御工学入門:状態オブザーバと線形カルマンフィルタ — 見えない状態を推定する
- 実験・手順 · ブラウザで実行カルマンフィルタをPythonで動かす
3. 評価関数と制約から入力を決める
LQRの重み付けから、MPCの制約と再最適化へ進む。
-
LQR
前提:状態空間モデル
-
モデル予測制御
4. 動作に時間を与える
経路の形と、速度・加速度を含む時間則を区別する。
-
軌道の時間設計
5. 経路に追従する
注視点を追う幾何学的な追従から、速度規制と前輪誤差による操舵へ進み、共通の車両モデルで比べる。
-
Pure PursuitとAdaptive Pure Pursuit
前提:軌道の時間設計
- 実験・手順 · ブラウザで実行Pure Pursuit Lab — 固定注視距離で経路追従を比較
- 実験・手順 · ブラウザで実行Adaptive Pure Pursuit Lab — 速度で注視距離を変える
-
Regulated Pure Pursuitの速度規制
前提:Pure PursuitとAdaptive Pure Pursuit
- 実験・手順 · ブラウザで実行Regulated Pure Pursuit Lab — 曲率と終点距離で速度を変える
-
Stanley制御
前提:Pure PursuitとAdaptive Pure Pursuit
- 実験・手順 · ブラウザで実行Stanley Lab — 前輪の横偏差と方位差から操舵する
-
MPCによる経路追従
- 実験・手順 · ブラウザで実行MPC Lab — 予測地平と操舵上限の中で曲率列を解き直す
-
追従方式の比較
前提:Regulated Pure Pursuitの速度規制 · MPCによる経路追従
- 実験・手順 · ブラウザで実行経路追従の比較Lab — PP・APP・RPP・Stanley・MPCを同じ条件で走らせる