基于MATLAB的模糊控制汽车倒车仿真系统ppt课件

1、.,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

2、 (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

3、，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

4、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,

5、fuzzy controller为模糊控制器,f()函数表达式为sqrt(x2+y2),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