MATLAB的模糊控制汽车倒车仿

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,北京信息科技大学 孙骏,基于,MATLAB,的模糊控制,倒车仿真系统,北京信息科技大学 孙骏,主要内容,1.,倒车系统模型分析,2.,倒车控制系统设计,3.,模糊控制器设计,4.,系统仿真,实验与结论,系统最终仿真效果,模糊控制器,动画与显示,汽车运动模型,控制函数,参数初始化,1.,倒车系统模型分析,坐标系的建立,调整前轮角度，使车主,轴与,X,轴方向成,90,度角,垂直泊车，小角度调整,前轮，使车进入预定车位,泊车分析,为了便于分析，对该系统,参数进行如下的定义：,:,坐标系,X,轴与车主轴的夹角,：,辆前轮方向与车辆主轴夹角，或前轮旋转取，取顺时针为正,v,f,:,代表车的运动速度，汽车倒时为正，前进为负,(,x,f,y,f,):,车辆前轮轴线中心坐标,(,x,r,y,r,):,车辆后轮轴线中心坐标,1.,倒车系统模型分析,动力学分析,由于倒车的速度很低，在,做系统仿真时，不妨假设,倒车速度为常量，程序中,取,V,=5,由于后车轴中心没有侧向滑,动那么后轴中心点 满,足约束条件：,几何约束关系,前后轮的坐标关系：,1.,倒车系统模型分析,动力学分析,对上式求导可得：,代入下面的方程,可得：,这样，将前后轮的运动,、车体转动速度联系到了一起,动力学分析,理想化的假设：,1.,低速运动的车身看到刚体，后轮运动方向与车身运动方向一致。后轮轨迹能够完全体现车身的运动轨迹。,2.,将后轮轴线中心坐标 认为是车身运动坐标，那么车辆运动轨迹由 组成。,3.,用 表示车辆的运动状态。那么影响到车身轨迹的控制量为 ，直接控制的输出量为前轮转角,.,1.,倒车系统模型分析,动力学分析,确定两个点的运动状态就可以确定整个车的运动。,1.,倒车系统模型分析,2.,倒车控制系统设计,系统设计要求,无死区倒车到目标位置,具有较高的精度,能够成功避障,系统设计流程,程序中的重要模块：,汽车模型模块,模糊控制模块,汽车定位模块,动画显示模块,Matlab,模糊控制工具箱,Fuzzy Logic Toolbox,FIS编辑器,隶属度函数编辑器：,模糊规则编辑器：,模糊规则观测窗,输出量曲面观测窗,3.,模糊,控制器设计,倒车系统模糊控制器,3.,模糊控制器设计,FIS编辑器,系统设置为3个输入，1个输出，3个输入分别为距离、角度1、角度2，输出为控制角度,倒车系统模糊控制器,3.,模糊,控制器设计,隶属度函数编辑器：,距离的隶属度函数选择Z型和S型，分别定义为近距离和远距离,倒车系统模糊控制器,3.,模糊控制器设计,模糊规则编辑器：,如果distance 是远，则选择角度1，,如果distance 是近，则选择角度2，,倒车系统模糊控制器,3.,模糊,控制器设计,模糊规则观测与输出量曲面观测：,倒车系统,Simulink,仿真结构图,3.,模糊控制器设计,truck kinematics 为方程组表示的汽车系统模型,fuzzy controller为模糊控制器,f()函数表达式为sqrt(x,2+y,2),为现在位置到车库位置的距离，用于实现车辆的定位,animation为输出的动画显示模块,参数初始化命令,倒车系统,Simulink,仿真结构图,3.,模糊,控制器设计,4.,系统仿真实验与结论,CASE1,：垂直距离较远，水平距离较近时,4.,系统仿真实验与结论,CASE2,：垂直距离较远，水平距离也较远,4.,系统仿真实验与结论,CASE3,：垂直距离较近，水平距离较远时,4.,系统仿真实验与结论,仿真系统性能分析,通过,以上仿真实验发现，汽车距离远、近，都可以顺利的到达车库，模糊控制倒车时，轨迹为弧线、控制效果良好，这说明模糊控制倒车是可行,的。,对于一些距离较近，水平距离相对较大的情况，模糊控制无法完成倒车，说明模糊控制倒车有一定的局限性，在距离近到一定程度时，一定的角度内无法完成。,综上：大部分情况下可以完成倒车，但是该模糊控制需要改进。,THE END,谢谢！,