c++ - 如何防止我的自动驾驶解决方案过度校正？

Question

我正在使用 C++ 中的 OpenCV 为 Euro Truck Simulator 2 开发自动驾驶解决方案。

这是我们检测道路曲线的地方:

    int bottom_center = 160;
    int sum_centerline = 0;
    int count_centerline = 0;
    int first_centerline = 0;
    int last_centerline = 0;
    double avr_center_to_left = 0;
    double avr_center_to_right = 0;

    //#pragma omp parallel for
    for (int i = 240; i > 30; i--){
        double center_to_right = -1;
        double center_to_left = -1;

        for (int j = 0; j < 150; j++) {
            if (contours.at<uchar>(i, bottom_center + j) == 112 && center_to_right == -1) {
                center_to_right = j;
            }
            if (contours.at<uchar>(i, bottom_center - j) == 112 && center_to_left == -1) {
                center_to_left = j;
            }
        }
        if (center_to_left != -1 && center_to_right != -1){
            int centerline = (center_to_right - center_to_left + 2 * bottom_center) / 2;
            if (first_centerline == 0) {
                first_centerline = centerline;
            }
            cv::circle(outputImg, Point(centerline, i), 1, Scalar(30, 255, 30), 3);
            cv::circle(outputImg, Point(centerline + center_to_right+20, i), 1, Scalar(255, 30, 30) , 3);
            cv::circle(outputImg, Point(centerline - center_to_left+10, i), 1, Scalar(255, 30, 30) , 3);
            sum_centerline += centerline;
            avr_center_to_left = (avr_center_to_left * count_centerline + center_to_left) / count_centerline + 1;
            avr_center_to_right = (avr_center_to_right * count_centerline + center_to_right) / count_centerline + 1;
            last_centerline = centerline;
            count_centerline++;
        }
        else {}
    }

这是我目前的转向解决方案:

int diff = 0;
    if (count_centerline != 0) {
        diff = sum_centerline / count_centerline - bottom_center;
        int degree = atan2(last_centerline - first_centerline, count_centerline) * 180 / PI;
        //diff = (90 - degree);

        int move_mouse_pixel = diff;
        cout << "Steer: " << move_mouse_pixel << "px ";
        if (diff <= 20 || diff >= -20){
            SetCursorPos(pt.x + (move_mouse_pixel / 10), height / 2);
        }
        else{
            SetCursorPos(pt.x + (move_mouse_pixel / 25), height / 2);
        }
    }

最后，这是我的程序当前所做的视频:https://www.youtube.com/watch?v=rqyvoFuGKKk&feature=youtu.be

我目前遇到的问题是转向中心的速度不够快，导致它不断过度校正，直到转向偏离车道。我曾尝试提高游戏中的转向灵敏度，以允许更快或更慢的转弯，但这要么会使卡车失去控制，要么在沿着大弯道行驶时转弯不够。

我目前的方法只是将轻微的移动(-20px 和 20px 之间)除以 10，将较大的移动除以 20。我也尝试过将其反转但没有解决过度校正的问题。

到目前为止，我发现了两种可能的解决方案:

1. 我可以逐渐增加应用于 move_mouse_pixel 的分隔线，从而减少小 Action 之间的转向力。

2. 或者，我可以通过某种方式让程序更快地使方向盘居中。我不确定我将如何实现它。

大家怎么看？

Answer 1

我相信 PID Controller 适合这项任务。 https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller在您的情况下，它看起来类似于:

            diffOld = diff;
            diff = sum_centerline / count_centerline - bottom_center;
            SetCursorPos(width/2 + Kp* diff + Kd*(diff - diffOld) , height / 2);

不要在此 Controller 中使用 if 语句。即使没有需要更正的错误，您也需要保持转向。我建议跳过积分部分，因为你的对象整合(当你不直行时你整合错误)。您需要通过实验选择 Kp 和 Kd 参数的值，例如使用 Ziegler–Nichols 方法 https://en.wikipedia.org/wiki/Ziegler%E2%80%93Nichols_method .