《科技创新答辩》.ppt

自动倒车控制演示系统
“基础部自动倒车控制演示系统 ”项目组
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汇报提纲
项目概述
项目简介
现状成果
总结
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项目概述
立项时间

指导老师
杨文光 刘瑞芹 王清
项目原定起自动倒车控制演示系统
“基础部自动倒车控制演示系统 ”项目组
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项目概述
项目简介
现状成果
总结
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项目概述
立项时间

指导老师
杨文光 刘瑞芹 王清
项目原定起止时间：
起于：2011 年 3月
止于：2011 年 11月
达到预期要求，提交验收相关资料。
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项目主要任务
研究模糊插值控制理论
开发自动倒车控制演示软件
研发并制作自动倒车控制实物演示系统
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项目内容简介
针对倒车问题，本项目利用简易模糊插值控制方法，在未对规则进行优化的情况下，以简便快捷的方式实现了自动倒车。仿真实验表明，简易模糊插值控制响应快，控制精度高，具有很强的普适性，在相同条件下明显优于常规模糊控制。实际倒车演示结果较好，突出了模糊插值控制技术具有很好的应用价值，实践与理论具有较高的契合性。
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项目理论研究
模糊插值控制是目前模糊控制领域新的研究方向，具有不依赖被控对象精确数学模型、应用简单、鲁棒性强等优点，在复杂时变的非线性控制场合将会发挥巨大作用。 1989年，Nguyen和Widrow最早提出了卡车倒车问题。在控制领域，倒车控制常被用来检验某种控制器的控制品质，因此研究模糊插值控制，研制自动倒车控制的演示系统，用以说明新方法的有效性和可行性就具有非常重要现实意义。该方法推广到安全、采矿、***控制等领域将会具有很好的借鉴和指导意义。
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从理论上讲，模糊插值控制较之常规模糊控制，计算简单，实现方便，控制精度高；从仿真实验上讲，模糊插值控制具有响应快、稳态误差校、无稳态振颤等诸多优点。而我们项目组用于汽车自动倒车控制的简易模糊插值控制方法源于常规模糊控制，是常规模糊控制的特殊形式，但又不同于常规模糊控制，它避免了隶属函数图形调整问题，压缩了信息量，在实际控制过程中在线实现了插值，还原并丰富了原有的控制信息。此外，该方法计算便，运算快捷，因此不失为一种好的控制方法。
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倒车模型建立
选择后轮驱动汽车作为研究对象，汽车的实时位置由三个状态量确定：横坐标x（不加约束）和纵坐标y（-1≤y≤1），单位为m（米），以及水平线正向与汽车中轴线正向（车头A指向车尾B）间的位置夹角θ（-π≤θ≤π）；为了简便，只考虑倒车速度恒定的情况，唯一的控制量是方向盘转角η（-π/9≤η≤π/9）即前轮正向到汽车中轴线正向的夹角，如下图，约定θ和η均取顺时针为正，逆时针为负。
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模型分析
根据汽车倒车运动模型，综合考虑位置和位置夹角θ、方向盘转角η间的关系可以建立微分方程组。
在仿真实验中选择汽车车身长度L=4m，速度v=-1m/s，负号代表倒车。
在实物演示系统中，需要根据模型车的具体尺寸，对量化因子和比例因子进行选择。
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自动倒车仿真实验
运用MATLAB软件编程不难实现倒车模型在各种倒车环境下的仿真曲线，得到自动倒车的具体位置差分方程函数。
我们选择5种初始状态进行倒车仿真实验，均取得了理想的倒车效果。与常规模糊控制比较，具有计算简便，响应迅速，很快就进入到预定轨道y=0。
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自动倒车实物系统
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主板构造图
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主要硬件介绍
模型车一部、键盘、主控模块、ARM Cortex M3芯片、前轮舵机、后轮直流电机（用于控制车的前进与后退，考虑负载及不同路面摩擦力情况下完成恒速倒车）、陀螺仪（用于测量车身中轴线与x轴正向夹角）、电机驱动芯片、测速编码器、锂电池等。
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模型车操作流程
把车放在水平位置，开总开关；
等陀螺仪标定完毕，键盘上显示的数若在31800~31899范围之内，继续下一步，否则重置；
请输入纵向距离y，单位：毫米；
请输入初始θ，单位：度；
键盘数码管上将显示当前角度θ和里程y，将车旋转到期望的θ的位置；
开电机驱动开关，等待车自动运行；
倒车结束，依次关闭电机驱动开关和总开关。
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倒车实例视频
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倒车测试结果
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总结
本项目在简易模糊插值控制算法的研究基础上，较好的结合硬件知识设计出了一款演示真实逼真的实物倒车系统，该