基于无模型自适应控制的自动泊车控制方案研究

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:donny_zhu
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自动泊车系统的出现不仅降低了泊车难度,而且在一定程度上减少了泊车类交通事故的发生。现有自动泊车控制方案的路径跟踪方案大多采用控制车身角等于期望轨迹斜率的方案来实现路径跟踪,但在实际跟踪控制过程中可能出现实际泊车路径与期望路径平行而非重合的情况,导致在泊车过程中与前后停车位的车辆发生碰撞。本文针对这一问题,引入预瞄偏差角跟踪方案,按照自动泊车步骤分别设计了适用于两驱车型和四驱车型的自动泊车控制方案。针对两驱车型,本文设计了以无模型自适应控制(model-free adaptive control,MFAC)为基础的预瞄偏差角路径跟踪方案。预瞄偏差角在计算过程中用到了每一时刻的坐标信息,从而避免在泊车过程中出现实际运动轨迹与规划路径平行而非重合的情况,提高了路径跟踪精确度。针对四驱车型,本文设计了以全格式动态线性化的比例积分无模型自适应控制(proportional integral full form dynamic linearization based model-free adaptive control,PIFFDL-MFAC)为基础的预瞄偏差角跟踪方案,同时给出了对应的控制算法、参数估计算法、参数重置算法,并对PIFFDL-MFAC控制算法的稳定性进行了分析证明。为验证本文设计方案的有效性,在MATLAB环境下对两驱车自动泊车控制方案和四驱车自动泊车控制方案进行了仿真实验。两驱车自动泊车系统是以前轮转角为输入,以预瞄偏差角为输出的单入单出系统,并使用PID跟踪方案和Fuzzy跟踪方案与MFAC跟踪方案做对比。四驱车自动泊车系统是以车辆几何中心点的速度和角速度为输入,以预瞄偏差角为输出的多入单出系统,并将PIFFDL-MFAC控制方案与常规FFDL-MFAC控制方案和PID控制方案做对比。两驱车仿真实验结果表明,三种跟踪控制方案都可以控制不同的车型完成自动泊车过程,并进一步对泊车跟踪过程中产生的路径跟踪误差和航向角误差对比分析可知,MFAC跟踪方案的跟踪效果比PID和Fuzzy跟踪方案好。四驱车仿真实验结果表明,三种跟踪控制方案均能控制不同车型完成自动泊车过程。由于加入了输出误差比例控制项,PIFFDL-MFAC控制方案对系统的输入信号和参考信号变化均起作用,相较于传统FFDL-MFAC控制方案具有更快的相应速度与更高的控制灵敏度。而且,两种控制方案的跟踪误差均小于PID控制方案。
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