《科技創(chuàng)新答辯》PPT課件

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1、自動(dòng)倒車控制演示系統(tǒng)“基礎(chǔ)部自動(dòng)倒車控制演示系統(tǒng)”項(xiàng)目組匯報(bào)提綱項(xiàng)目概述項(xiàng)目簡介現(xiàn)狀成果總結(jié)項(xiàng)目概述立項(xiàng)時(shí)間2011.3指導(dǎo)老師楊文光劉瑞芹王清項(xiàng)目原定起止時(shí)間：起于：2011年3月止于：2011年11月達(dá)到預(yù)期要求，提交驗(yàn)收相關(guān)資料。項(xiàng)目主要任務(wù)研究模糊插值控制理論開發(fā)自動(dòng)倒車控制演示軟件研發(fā)并制作自動(dòng)倒車控制實(shí)物演示系統(tǒng)項(xiàng)目內(nèi)容簡介針對(duì)倒車問題，本項(xiàng)目利用簡易模糊插值控制方法，在未對(duì)規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化的情況下，以簡便快捷的方式實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)倒車。仿真實(shí)驗(yàn)表明，簡易模糊插值控制響應(yīng)快，控制精度高，具有很強(qiáng)的普適性，在相同條件下明顯優(yōu)于常規(guī)模糊控制。實(shí)際倒車演示

2、結(jié)果較好，突出了模糊插值控制技術(shù)具有很好的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)踐與理論具有較高的契合性。項(xiàng)目理論研究模糊插值控制是目前模糊控制領(lǐng)域新的研究方向，具有不依賴被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型、應(yīng)用簡單、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)雜時(shí)變的非線性控制場合將會(huì)發(fā)揮巨大作用。1989年，Nguyen和Widrow最早提出了卡車倒車問題。在控制領(lǐng)域，倒車控制常被用來檢驗(yàn)?zāi)撤N控制器的控制品質(zhì)，因此研究模糊插值控制，研制自動(dòng)倒車控制的演示系統(tǒng)，用以說明新方法的有效性和可行性就具有非常重要現(xiàn)實(shí)意義。該方法推廣到安全、采礦、瓦斯控制等領(lǐng)域?qū)?huì)具有很好的借鑒和指導(dǎo)意義。從理論上講，模糊插值控制較之常規(guī)

3、模糊控制，計(jì)算簡單，實(shí)現(xiàn)方便，控制精度高；從仿真實(shí)驗(yàn)上講，模糊插值控制具有響應(yīng)快、穩(wěn)態(tài)誤差校、無穩(wěn)態(tài)振顫等諸多優(yōu)點(diǎn)。而我們項(xiàng)目組用于汽車自動(dòng)倒車控制的簡易模糊插值控制方法源于常規(guī)模糊控制，是常規(guī)模糊控制的特殊形式，但又不同于常規(guī)模糊控制，它避免了隸屬函數(shù)圖形調(diào)整問題，壓縮了信息量，在實(shí)際控制過程中在線實(shí)現(xiàn)了插值，還原并豐富了原有的控制信息。此外，該方法計(jì)算便，運(yùn)算快捷，因此不失為一種好的控制方法。倒車模型建立選擇后輪驅(qū)動(dòng)汽車作為研究對(duì)象，汽車的實(shí)時(shí)位置由三個(gè)狀態(tài)量確定：橫坐標(biāo)x（不加約束）和縱坐標(biāo)y（-1≤y≤1），單位為m（米），以及水平線正向與汽車

4、中軸線正向（車頭A指向車尾B）間的位置夾角θ（-π≤θ≤π）；為了簡便，只考慮倒車速度恒定的情況，唯一的控制量是方向盤轉(zhuǎn)角η（-π/9≤η≤π/9）即前輪正向到汽車中軸線正向的夾角，如下圖，約定θ和η均取順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。模型分析根據(jù)汽車倒車運(yùn)動(dòng)模型，綜合考慮位置和位置夾角θ、方向盤轉(zhuǎn)角η間的關(guān)系可以建立微分方程組。在仿真實(shí)驗(yàn)中選擇汽車車身長度L=4m，速度v=-1m/s，負(fù)號(hào)代表倒車。在實(shí)物演示系統(tǒng)中，需要根據(jù)模型車的具體尺寸，對(duì)量化因子和比例因子進(jìn)行選擇。自動(dòng)倒車仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)用MATLAB軟件編程不難實(shí)現(xiàn)倒車模型在各種倒車環(huán)境下的仿真曲線，得到

5、自動(dòng)倒車的具體位置差分方程函數(shù)。我們選擇5種初始狀態(tài)進(jìn)行倒車仿真實(shí)驗(yàn)，均取得了理想的倒車效果。與常規(guī)模糊控制比較，具有計(jì)算簡便，響應(yīng)迅速，很快就進(jìn)入到預(yù)定軌道y=0。自動(dòng)倒車實(shí)物系統(tǒng)主板構(gòu)造圖主要硬件介紹模型車一部、鍵盤、主控模塊、ARMCortexM3芯片、前輪舵機(jī)、后輪直流電機(jī)（用于控制車的前進(jìn)與后退，考慮負(fù)載及不同路面摩擦力情況下完成恒速倒車）、陀螺儀（用于測量車身中軸線與x軸正向夾角）、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、測速編碼器、鋰電池等。模型車操作流程把車放在水平位置，開總開關(guān)；等陀螺儀標(biāo)定完畢，鍵盤上顯示的數(shù)若在31800~31899范圍之內(nèi)，繼續(xù)下一步，否

6、則重置；請(qǐng)輸入縱向距離y，單位：毫米；請(qǐng)輸入初始θ，單位：度；鍵盤數(shù)碼管上將顯示當(dāng)前角度θ和里程y，將車旋轉(zhuǎn)到期望的θ的位置；開電機(jī)驅(qū)動(dòng)開關(guān)，等待車自動(dòng)運(yùn)行；倒車結(jié)束，依次關(guān)閉電機(jī)驅(qū)動(dòng)開關(guān)和總開關(guān)。倒車實(shí)例視頻倒車測試結(jié)果初始縱向距離（m）角度（度）縱向誤差（cm）10-10110壓線120-12130-101-10-231-20壓線1-30-10-105-110壓線-120-20-13015-1-10壓線-1-2012-1-305總結(jié)本項(xiàng)目在簡易模糊插值控制算法的研究基礎(chǔ)上，較好的結(jié)合硬件知識(shí)設(shè)計(jì)出了一款演示真實(shí)逼真的實(shí)物倒車系統(tǒng)，該演示系統(tǒng)對(duì)于實(shí)際

7、倒車系統(tǒng)的開發(fā)將具有很好的借鑒意義。因研究時(shí)間較短，該款演示系統(tǒng)尚存一些不足：沒有對(duì)傳感器濾波算法進(jìn)行深入研究，傳感器精度不高，累計(jì)誤差和各種噪聲的隨機(jī)性、波動(dòng)性帶來了演示結(jié)果的波動(dòng)性；本演示系統(tǒng)只是一款理想化的倒車演示系統(tǒng)，并未考慮實(shí)際倒車環(huán)境的復(fù)雜性。敬請(qǐng)?jiān)u委老師批評(píng)指正謝謝各位