基于两步法的平行泊车分段路径规划算法

研究应用于辅助平行泊车的路径规划问题,为引导车辆从任意的起始位姿开始无碰撞地泊人较小的库位.针对车辆的泊车路径规划问题,提出了一种分段式的路径规划方法,采用采样运动规划中的两步法,并采用平滑化的路径来解决泊车过程中曲率不连续点处需停车转向的问题;另外,采用分段路径规划策略,选择合适的目标停车位姿,减少泊车过程中的调整次数,缩短了可泊人的最小库位长度.仿真结果验证了改进方法的有效性和实用性.     

基于云模型的船舶航迹跟踪滑模控制

为解决船舶路径跟踪控制中存在的非线性问题,引入滑模控制实现船舶的轨迹跟踪。采用云模型与指数趋近律结合的方法,设计基于云模型的轨迹跟踪智能滑模控制器,以减少滑模控制中的抖振。仿真结果表明,通过云模型的不确定性推理,智能滑模控制器能够动态调整滑模控制的趋近速度,抑制抖振的产生,船舶动态轨迹跟踪性能良好,能够精确控制航迹。     

牵引挂车垂直泊车路径规划与运动控制

为解决牵引挂车由于结构复杂、盲区范围大等因素造成的人工泊车困难，提出了一种适用于牵引挂车单步式垂直泊车的路径规划与运动控制方法。在规划阶段，提出以铰接角作为挂车最大虚拟转向角来计算最小转弯半径，考虑其在泊车过程中的碰撞约束，选定可行起始点区域，利用B样条曲线规划出一条无碰撞的参考路径。运动控制阶段，建立以挂车后轴中心为研究对象的运动学模型，设计基于该运动学模型的模型预测控制器，针对该控制器提出了一种参考信息选取原则。最后，利用Simulink与TruckSim针对不同泊车起始点与不同车位尺寸进行仿真分析，结果表明：所提出的路径规划方法使牵引挂车的泊车起始点为可行起始区域内的任意值，扩大了起泊点的可选范围；车辆可无碰撞地泊入垂直车位且具有较小的跟踪误差，证明所设计的控制器具有良好的控制效果。     

一种自动泊车的仿人智能控制方法

为简化平行泊车,通过总结模拟熟练驾驶员的泊车经验,提出一种自动泊车的仿人智能控制方法。该方法以后轮驱动、前轮转向的四轮汽车为对象,建立车辆运动学模型;通过分析熟练驾驶员泊车流程,将泊车过程分为4个阶段;在相切圆弧加公切线的规划路径上,选取泊车阶段转换时车辆姿态调整的关键点作为跟踪目标;根据泊车过程车辆的位姿信息,提取12种泊车的特征状态,作为描述车辆泊车动态行为的特征模型;根据熟练驾驶员的泊车策略,构建控制模态集。泊车开始后,依据特征模型先验知识和当前车辆位姿与泊车目标的偏差,对当前车辆特征状态进行模式识别,由辨识出的特征状态驱动相应控制模态,控制汽车按规划路径泊车入位。建立了车辆运动学和仿人智能控制器Simulink模型,并进行了仿真实验。仿真结果表明,该方法能有效控制车辆泊入车位。     

基于无线通信的智能泊车系统设计

自动泊车是车辆辅助驾驶系统中的一项关键技术.当泊车空间较小时,现有的泊车技术无法发挥作用.设计了一种基于无线通信的新型智能泊车方法,引入无线通信协同泊靠的概念,利用通信网络共享资源信息;使用多类型传感器采集车位信息,多MCU共同规划泊车路径,调整已泊靠车辆位置,为需要泊靠的车辆提供足够空间,从而通过多车协同最大化利用泊车空间.通过实验验证,该方法与现有泊车技术相比,在同等条件下,泊车空间利用率提高20％以上.     

自动导引车路径跟踪控制

路径跟踪控制算法是自动导引车(AGV,automated guided vehicle)控制系统设计的关键问题之一.推导了差速驱动式AGV的运动学模型,结合反演控制方法设计了变结构控制的切换函数,基于指数趋近律设计了路径跟踪变结构控制器,并采用饱和函数代替符号函数消除抖振.在不同速度和任意初始位姿误差条件下,仿真分析了对直线、圆周和曲线参考路径的跟踪能力,结果验证了控制器的有效性.     

基于滑模变结构控制的路径跟踪研究

为解决锅炉水冷壁磨损检测机器人的路径跟踪问题,提出了一种基于指数趋近律的滑模变结构控制的机器人路径跟踪方法。在水冷壁磨损检测机器人运动模型的基础上,进行路径跟踪误差分析,设计一种基于指数趋近律的滑模变结构控制器,再利用Lyapunov定理验证其收敛性,最后通过MATLAB软件模拟仿真,仿真结果表明该控制器可以克服误差,使位姿误差收敛至零。     

两轮不平衡小车变结构控制抖振与鲁棒性研究

为了进一步减小两轮不平衡小车在变结构控制过程中产生的抖振,同时保留系统滑模的鲁棒性,针对反馈线性化得到的小车系统的线性模型,首先基于饱和函数准滑模指数趋近率,以常规切换面为基础设计动态切换面准滑动模态控制器.该控制器有效地削弱了系统的抖振,但也削弱了系统的鲁棒性;然后通过给趋近律中加入扰动跟踪项设计出带扰动跟踪项的动态...     

直流电动机的优化滑模变结构控制

为了改善直流电动机调速的动态性能,减少指数趋近率引起的抖振,提出了一种直流电动机调速的新方法,将滑模变结构控制策略应用于直流电动机调速控制系统.在给定的数学模型基础上,分别设计出了基于指数趋近率和改进的指数趋近率的滑模变结构控制器.通过Matlab中的Simulink工具对两种控制器仿真和比较表明,改进的控制率能够达到良好的速度与位置跟踪效果,其响应时间和调整时间均较小,并且可以进一步有效地削弱抖振.方法具有一定的实用价值.     

基于滑模变结构的柔性倒立摆控制研究

针对柔性倒立摆稳摆控制比较困难且传统指数趋近率的滑模变结构控制易对系统造成抖振,基于机理建模方法建立柔性倒立摆数学模型,提出变指数趋近率的滑模变结构控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性。仿真结果表明,基于变指数趋近率的滑模变结构控制方法能够更好的实现倒立摆稳定控制,相比于传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,进而减小了控制器的负担。     

农用拖拉机的自适应二阶滑模路径跟踪控制

针对农用拖拉机在未知扰动影响下的路径跟踪控制问题,本文提出了基于自适应二阶滑模和扰动观测技术的路径跟踪控制策略.首先,建立含有未知扰动项的路径跟踪偏差模型,通过利用自适应控制和改进的加幂积分技术,构造自适应二阶滑模路径跟踪控制方法,该控制方法削弱了滑模控制中存在的抖振影响.其次,为了解决大扰动下控制增益调整过度的问题,通过将鲁棒精确微分器和自适应二阶滑模控制结合,构造复合的路径跟踪控制方法.严格的Lyapunov分析表明横向偏差和航向偏差均在有限时间内稳定到原点.最后,仿真结果验证了本文设计的制导方法能够保证农用拖拉机快速且稳定地跟踪上任意弯曲的参考路径.     

基于平行泊车路径规划的智能泊车系统设计

针对智能泊车系统对泊车准确度及计费实时性要求,提出一种基于距离和避障信息融合的自动泊车路径规划方法和泊车计费方法,解决当前泊车与计费不能有效融合,不利于进行智能管控的现实问题。系统采用STM32单片机作为系统主控芯片,电机驱动模块RZ7889D驱动直流电机,转向舵机采用MG996,超声波测距传感器HC-SR04用于测量车身与障碍物物理距离并结合LM393实现红外避障,实现智能泊车。系统采用LabVIEW设计智能泊车系统上位机面板,实时显示泊车车位、数量、时长和费用,并具有历史数据查询和车辆数据波形显示功能。经仿真测试和系统微缩物理模型测试,该系统能够实现平行泊车路径规划,可实现平稳、顺滑的良好泊车,平均泊车时长为41s,能够根据停车时长进行计费,满足简单、可靠且准确的智能泊车计费系统设计要求。     

五次多项式优化的平行泊车路径规划

针对目前自动泊车路径规划普遍存在的曲率突变问题,提出了一种五次多项式优化的平行泊车路径规划方法。五次多项式曲线由约束条件建立的方程组求解得出,并对路径的曲率突变处进行过渡优化。为简化计算,引入“虚圆半径”的概念,以“虚圆半径”作为最小转弯半径,并按照“圆弧-直线-圆弧”平行泊车路径规划的方法进行求解,由此得出优化的平行泊车路径。仿真结果表明,五次多项式优化的平行泊车路径规划方法能够规划出曲率连续、满足避障约束和车辆运动学约束的优化路径,提高了路径跟踪的效果,保证车辆安全完成泊车。     

基于离散滑模预测的欠驱动AUV三维航迹跟踪控制

针对欠驱动自主水下航行器（AUV）的模型不确定和外界海流干扰问题,为了实现欠驱动AUV的三维航迹跟踪控制,采用虚拟向导法建立空间运动误差离散化模型.基于递归滑模思想设计离散滑模预测控制器,利用滚动优化和反馈校正方法补偿了不确定项对滑模预测模型的影响.最后针对某欠驱动AUV进行了空间曲线跟踪控制仿真实验.结果表明,所设计的控制器可以较好地克服时变非线性水动力阻尼对系统的影响,并对外界海流干扰有较好的抑制作用,保证了欠驱动AUV三维航迹跟踪系统的鲁棒性,实现了三维航迹的精确跟踪.     

考虑扰动及模型不确定的无人船路径跟踪控制

针对外界扰动与模型不确定因素影响下的无人船路径跟踪控制问题,引入Serret-Frenet坐标系对无人船的路径跟踪问题进行数学描述,根据给定的期望跟踪路线与当前无人船的位置信息,利用李雅普诺夫直接法设计无人船航行速度与航向角度的期望值作为路径跟踪的虚拟控制律,通过设计滑模控制器实现对虚拟控制量的误差跟踪控制,通过设计切换函数避免无人船的控制量出现饱和或抖振现象,进而降低模型不确定及干扰对路径跟踪控制的影响。仿真实验表明,设计的控制器可在外界时变扰动与模型不确定的前提下完成对给定路线的理想跟踪。     

非匹配不确定性影响下的无人车路径跟踪控制

针对无人车在非匹配不确定性影响下的路径跟踪控制问题,设计一种基于线性矩阵不等式（LMI）的滑模控制器.首先,根据车辆运动学和动力学方程,同时考虑轮胎侧滑造成的不确定性、车辆侧偏约束以及随机干扰影响,建立车辆非线性不确定系统模型;然后,提出一种线性滑模路径跟踪控制方法,给出线性滑模面存在的充分条件,并推导出线性滑模面存在的显式公式,以保证约束于该滑模面的降阶等价系统的二次稳定性;最后,在SerretFrenet坐标系下验证车辆单、双移线运动时的路径跟踪控制效果.仿真结果表明,所设计的滑模控制器可以保证对参考路径的稳定跟踪,具有较强的鲁棒性.     

Aggressive Longitudinal Aircraft Path Tracking Using Nonlinear Control

We study the problem of converting a trajectory tracking controller to a path tracking controller for a nonlinear non-minimum phase longitudinal aircraft model. The solution of the trajectory tracking problem is based on the requirement that the aircraft follows a given time parameterized trajectory in inertial frame. In this paper we introduce an alternative nonlinear control design approach called path tracking control. The path tracking approach is based on designing a nonlinear state feedback controller that maintains a desired speed along a desired path with closed loop stability. This design approach is different from the trajectory tracking approach where aircraft speed and position are regulated along the desired path. The path tracking controller regulates the position errors transverse to the desired path but it does not regulate the position error along the desired path. First, a trajectory tracking controller, consisting of feedforward and static state feedback, is designed to guarantee uniform asymptotic trajectory tracking. The feedforward is determined by solving a stable noncausal inversion problem. Constant feedback gains are determined based on LQR with singular perturbation approach. A path tracking controller is then obtained from the trajectory tracking controller by introducing a suitable state projection.     

基于A*算法的停车场路径引导设计

为提高停车场停车效率和选择最佳停车位,根据停车场的车位布局及车位使用状况,设计了泊车路径规划模型。把空闲车位抽象为二维坐标系的坐标点,分别计算其距离用户位置的曼哈顿距离,选取曼哈顿距离最小值的停车位为最优车位。选用改进的A*算法为停车路径规划算法,为进一步优化算法遍历过程,使之更加适用于停车场车位分布较分散的情况,以停车位对应路段为遍历节点进行路径搜索,并完成路径规划,结果表明:该方法有效地去除了冗余节点,提高了算法遍历速度。     

基于多目标点A*算法的停车场车位路径引导系统设计

针对目前多数停车场缺乏易于工程实现的车位引导系统,导致用户找停车位难且存在一定安全隐患的问题,本文设计一种基于多目标点A*算法的停车场车位引导系统。本系统由出入口控制模块、车位状态监控模块、路径引导模块和信息处理中心共4个部分构成,能最大程度基于现有停车场基础设施进行扩展,具有工程量小、成本低的特点。设计的多目标点A*算法能够在多个潜在目标点中遴选出一个最优目标点,完成最优车位路径规划。最后,以某小区停车场为例,利用Microsoft Visual Studio 2015平台进行仿真实验,重点运行最近车位引导、步行最少引导、连续空余车位引导这3种常见模式。仿真结果验证了系统的有效性和可行性。