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基于无模型自适应控制的自动泊车系统

董航瑞  
【摘要】:摘要:针对自动泊车系统,本文分别给出了自动泊车三个阶段的方案—车位探测方案、路径规划方案和路径追踪方案,分析了四轮车的运动学模型特点并给出了自动泊车系统的控制目标。依据提出的控制目标,考虑以恒定车速泊车的情况,提出了恒速自动泊车原型无模型自适应控制(model free adaptive control,MFAC)万案。为解决以上方案在泊车轨迹追踪方面存在稳态误差的缺陷,进一步提出了基于实时坐标的目标车身角补偿算法,此补偿算法与恒速自动泊车原型MFAC方案有机融合构成基于坐标补偿的恒速自动泊车MFAC方案。在恒速泊车的基础上,考虑将车速作为控制量之一,提出了变速自动泊车原型MFAC方案和基于坐标补偿的变速自动泊车MFAC方案。 为了验证所提方案的有效性和优越性,在MATLAB环境下给出了恒速自动泊车和变速自动泊车两种模式下针对两款车型的仿真实验。其中恒速自动泊车仿真为在两种恒定泊车速度下对恒速自动泊车原型MFAC方案、基于坐标补偿的恒速自动泊车MFAC方案与PID算法的仿真对比实验,以验证所提方案对不同车速和不同车型的自适应性以及相对传统PID算法的优越性。变速自动泊车系统是以车速和前轮转角为输入,以车身角为输出的多入单出(multiple input single output, MISO)系统,变速自动泊车仿真主要验证变速自动泊车原型MFAC方案和基于坐标补偿的变速自动泊车MFAC方案的有效性。 恒速自动泊车仿真结果表明,基于坐标补偿的恒速自动泊车MFAC方案和恒速自动泊车原型MFAC算法均能适应不同车型不同泊车速度的自动泊车过程,且相对PID算法均具有较小的追踪误差。由于加入了基于实时坐标的目标车身角补偿算法,基于坐标补偿的恒速自动泊车MFAC算法相对恒速自动泊车原型MFAC算法具有更高的追踪精度。变速泊车仿真结果表明,变速自动泊车原型MFAC方案和基于坐标补偿的变速自动泊车MFAC方案均能较好的完成不同车型的自动泊车过程。恒速自动泊车和变速自动泊车两部分的仿真结果验证了本文所提方案的有效性,且相对于传统的PID算法在x轴、y轴和车身角方面均具有较小的追踪误差。所提方案具有极大的优越性,为实际自动泊车应用奠定了基础。


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