基于MATLAB的模糊控制汽车倒车仿真系统PPT课件

基于MATLAB的模糊控制倒车仿真系统 北京信息科技大学孙骏2014 05 13 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vf 代表车的运动速度 汽车倒时为正 前进为负 xf yf 车辆前轮轴线中心坐标 xr yr 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FuzzyLogicToolbox 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 truckkinematics为方程组表示的汽车系统模型 fuzzycontroller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