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《基于智能車新規(guī)則的模糊滑模變結構方案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于智能車新規(guī)則的模糊滑模變結構方案第七屆全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽競速比賽規(guī)則較往屆有較大改變，對于光電組，突出表現(xiàn)在賽道形式上，因此方案需要重新設計。本文基于光電組智能車，結合變結構的思想，設計了模糊滑模變結構的控制方案。在智能車上成功實現(xiàn)，實驗表明，此方案響應迅速，適應性強，魯棒性好。在行駛中，搖頭舵機跟線及時、超調(diào)量小、極難丟線，入彎出彎轉(zhuǎn)向順滑，行駛流暢，最高平均穩(wěn)定速度達3m/s。關鍵詞：新規(guī)則；模糊控制；滑模變結構；抖振1．引言"飛思卡爾"杯智能汽車競賽新規(guī)則中黑線位置與往屆不同，位于白板兩側(cè)。因此往屆采用單排激光，"一"字
2、形撒到黑線周圍的方案已被淘汰。經(jīng)比較，采用雙排，"一"字形分別撒到兩側(cè)黑線周圍，黑線內(nèi)8顆激光點，黑線及其以外4顆激光點的方案是最佳的。表現(xiàn)在，激光板重量適中，激光點較為密集，搖頭舵機轉(zhuǎn)向范圍較寬，入彎抖動較小。智能車的穩(wěn)定快速行駛對搖頭舵機控制的快速性和穩(wěn)定性要求極其嚴格。在往屆智能車競賽中，黑線位于賽道中央，需要控制搖頭舵機使黑線處在激光點范圍內(nèi)，因此對賽道信息的處理只需列舉盡黑線可能的位置并賦給相應的偏差值，再對搖頭舵機進行PD控制即可?？刂坪唵危瑹o需復雜算法。而在新規(guī)則下，由于賽道寬度不確定、前瞻可能再做調(diào)整等因素，列舉盡黑線可能的位置幾乎
3、不可能。本文在此提出一種模糊滑模變結構控制方案，在對智能車控制中得到良好效果。2．模糊滑模變結構控制 滑模變結構控制迫使系統(tǒng)的狀態(tài)被限制在某一子流形上運動,即"滑動模態(tài)"運動，其本質(zhì)是一類特殊的非線性控制，一種使控制系統(tǒng)結構隨時間變化的開關特性。模糊滑模變結構控制是將模糊控制與傳統(tǒng)的滑?？刂葡嘟Y合，并將兩者的優(yōu)點緊密結合在一起。模糊滑模變結構控制不僅具有常規(guī)模糊控制器的優(yōu)點，即不需要建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，而且還具有常規(guī)模糊控制器不具有的特點。表現(xiàn)在：一，系統(tǒng)的控制目標由跟蹤誤差改變?yōu)榛：瘮?shù)，當控制使滑模函數(shù)s為0時，跟蹤誤差也將漸變至0；二，對于
4、大于二階的高階系統(tǒng)，常規(guī)模糊控制中的輸入是[]，而模糊滑?？刂频妮斎?)卻始終是二維的。因此，在n>2的高階系統(tǒng)中，模糊滑模控制簡化了系統(tǒng)復雜性，同時柔化了控制信號，減輕或消除了一般滑模控制的抖振現(xiàn)象。3．智能車系統(tǒng)模糊滑模變結構設計 3.1選擇滑模面 滑模面的選擇依賴于激光點上黑線分布。直線賽道上黑線位于激光點組成的線段的左右兩半部分上；彎道上黑線位于激光點組成的線段的左半部分或右半部分，甚至黑線消失；十字交叉賽道上黑線消失，依次作為設計滑模面的依據(jù)。選擇滑模面一，處理直道即黑線位于激光點組成線段的左右兩半部分。選擇滑模面二，處理右轉(zhuǎn)的
5、彎道即黑線位于激光點組成線段的左半部分。選擇滑模面三，處理左轉(zhuǎn)的彎道即黑線位于激光點組成線段的右半部分。選擇滑模面四，處理十字交叉的空白部分即沒有檢測到黑線。 3.2滑模存在的條件 在智能車系統(tǒng)的激光點亮和接收模塊，已經(jīng)得到了由激光點黑白狀態(tài)組成的一個24位數(shù)Sample，其中0代表白，1代表黑。判斷滑模存在的條件，歸根為判斷這個24位數(shù)中1所在位置的情況。為簡化判斷過程，提高判斷準確度，在此提出一次檢測4位數(shù)據(jù)的算法。算法如下：①將24位數(shù)據(jù)Sample分成2個12位數(shù)據(jù)，分別命名為Sampleleft、Sampleright。②用與運算判斷
6、如果Sampleleft高8位為0，窮舉低四位的16種狀態(tài)，賦給左側(cè)偏差值Bl。16種狀態(tài)中的全白的那種狀態(tài)就是Sampleleft為全0的狀態(tài)，也即左半部分激光全白的狀態(tài)，這時設定全白標志位（正中）PS（正?。㎞S（負?。㎞M（負中）NB（負大）ZO（零）②選定論域BrBl={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}△U={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB} 論域為：BrBl={-3，-2，-1，0，1，2，3}={-3，-2，-1，0，1，2，3}△U={-3，-2，-1，0，1，2，3
7、} ?、鄞_定模糊滑?？刂破鞯哪：刂埔?guī)則基本的模糊控制規(guī)則是：IfBrBlisAandisB,then△UisC。模糊滑模變結構控制規(guī)則表如表1-1所示?！≡谝?guī)則表中設定BrBl時△U為0，這樣消除了搖頭舵機在小范圍內(nèi)不停抖動的現(xiàn)象?！ 、芙饽：谀：碇兄苯淤x控制值的方法可以省去解模糊化需要的計算，達到計算量小，簡單易懂的效果?！ 』Ｃ娑哼x擇偏差Bl，偏差變化率為決定控制量u輸出的兩個因素。算法如下： ?、俣x模糊集PB（正大）PM（正中）PS（正?。㎞S（負?。㎞M（負中）NB（負大）ZO（零）③選定論域Bl={NB，NM，NS，ZO，P
8、S，PM，PB}={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}△U={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB} 論域為
