智能汽車模糊控制器的設(shè)計(jì)

1、烙* A 4畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告書題目學(xué)院姓名指導(dǎo)教師智能汽車模糊控制器的設(shè)計(jì)題目學(xué)院姓名指導(dǎo)教師物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化學(xué)號(hào)070副教授2011年3月課題來源自擬。科學(xué)依據(jù)1、科學(xué)意義：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通需求日益增加，智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。作為其 中一個(gè)重要組成部分，智能汽車也已成為此領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在智能汽車的設(shè)計(jì)中， 控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其控制方案的優(yōu)劣直接決定了汽車的性能。自從1965年模糊數(shù)學(xué)提出以來，模糊控制的理論和方法日臻完善，并且廣泛地應(yīng) 用于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)各領(lǐng)域。美國、日本、英國等先后將模糊控制理論應(yīng)用于機(jī) 器人、航天、生產(chǎn)過程等領(lǐng)域。從20世紀(jì)70年代起，美歐

2、等發(fā)達(dá)國家開始進(jìn)行智能 汽車的研究，首先在軍事應(yīng)用方面取得了部分進(jìn)展。進(jìn)入21世紀(jì)，歐洲陸地機(jī)器人 競賽和美國機(jī)器車挑戰(zhàn)大賽等活動(dòng)對(duì)促進(jìn)智能車輛技術(shù)交流與創(chuàng)新起到很大激勵(lì)作 用。然而這些智能汽車的控制器大多基于傳統(tǒng)的PID控制技術(shù)，對(duì)于模糊控制理論在 智能車上的應(yīng)用仍有待進(jìn)一步的探索。2、國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)：在國內(nèi)，自1978年以來我國許多學(xué)者在模糊控制領(lǐng)域開展了大量的理論以及仿真 試驗(yàn)研究，對(duì)我國工業(yè)應(yīng)用模糊控制起到了推動(dòng)作用。近年來，在工業(yè)中應(yīng)用模糊控 制已取得了許多成果。目前，我國模糊控制主要以軟件實(shí)現(xiàn)為主，在硬件開發(fā)環(huán)境方 面和國外還有一定的差距，模糊控制的產(chǎn)業(yè)化和推廣有待

3、進(jìn)一步加強(qiáng)。在智能車方 面，隨著近年來飛思卡爾智能車挑戰(zhàn)賽的舉辦，國內(nèi)高校開始重視對(duì)智能汽車的研 究。但是參賽智能車的控制算法大多采用PID算法或者記憶算法，模糊控制理論在這 方面的應(yīng)用仍顯稚嫩。3、應(yīng)用前景：智能車輛的研究技術(shù)難度大，運(yùn)行中的車輛系統(tǒng)是一個(gè)包括車輛、駕駛員、環(huán)境 的復(fù)雜、時(shí)變、非線性大系統(tǒng)，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型。而模糊控制器不需要建立 精確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于不確定性因素的適應(yīng)性強(qiáng)，因而能取得較好的控制效果。近年 來隨著模糊控制在各方面的成功應(yīng)用，智能車模糊控制技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展。研究內(nèi)容本項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)基于模糊控制理論的智能汽車控制器，以取代傳統(tǒng)控制器，提高智 能汽車的速度，

4、適應(yīng)性以及靈敏度。研究內(nèi)容包括：建立智能汽車控制的數(shù)學(xué)模型；研究智能汽車的傳統(tǒng)控制策略；建立智能汽車模糊控制的數(shù)學(xué)模型；編寫智能汽車模糊控制器的程序代碼；對(duì)智能汽車的模糊控制策略進(jìn)行軟件仿真；對(duì)比模糊控制方案與傳統(tǒng)控制方案的優(yōu)劣。擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析研究方法：本項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)基于模糊控制理論的智能汽車控制器，以取代現(xiàn)有的PID控制器。 擬采用實(shí)驗(yàn)仿真法對(duì)智能汽車的數(shù)學(xué)模型和模糊控制器進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)方案：通過對(duì)智能汽車的原理分析，熟悉智能汽車的運(yùn)行機(jī)制，建立智能汽車行進(jìn)的 數(shù)學(xué)模型。模糊控制的基本模型：擬設(shè)計(jì)基于模糊控制理論的控制器，在采集現(xiàn)場(chǎng)路況和 自身

5、運(yùn)行參數(shù)的基礎(chǔ)上，將所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化。通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)找出合適 的隸屬函數(shù)對(duì)模糊化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。然后根據(jù)大量的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)整理出 一套適合智能車行進(jìn)的規(guī)則庫對(duì)輸入的參數(shù)進(jìn)行映射。最后再設(shè)計(jì)出合理的去模糊化 方式將控制的結(jié)果輸出。根據(jù)模糊控制策略的輸入和輸出，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件平臺(tái)，包括對(duì)于路況數(shù)據(jù) 采集的探測(cè)模塊、對(duì)于自身運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)采集的測(cè)速模塊、對(duì)于速度控制的電機(jī)控制 模塊和對(duì)于方向控制的舵機(jī)控制模塊。利用matlab對(duì)模糊控制器的控制進(jìn)行仿真，并且對(duì)比傳統(tǒng)的PID控制策略的 控制效果，并以此為依據(jù)對(duì)模糊控制器進(jìn)行進(jìn)一步修改?？尚行裕褐悄苘嚨脑O(shè)計(jì)和制作已經(jīng)相當(dāng)成熟，為本次的研

6、究課題提供了很好的平臺(tái)。而 自模糊控制理論提出以來已近半個(gè)世紀(jì)，其理論和方法日臻完善，目前已有大量的實(shí) 際運(yùn)用，這也為本次的研究提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和足夠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。智能車模糊控制器不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于不確定性因素的適應(yīng)性 強(qiáng)，因而能取得較好的控制效果。研究計(jì)劃及預(yù)期成果研究計(jì)劃：1.1月20日-3月1日，進(jìn)行調(diào)研，查找并閱讀參考文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告；2.3月1日-4月5日，搭建論文基本架構(gòu)，完成理論設(shè)計(jì)；3.4月6日-4月25日，進(jìn)行軟件仿真；4.4月25日-5月10日，撰寫論文；5.5月10日-6月1日，修改論文。預(yù)期成果：以論文形式展示研究智能汽車模糊控制器設(shè)計(jì)的基本方案，同時(shí)在計(jì) 算機(jī)上進(jìn)行智能汽車模糊控制的軟件仿真。特色或創(chuàng)新之處將模糊控制策略應(yīng)用于智能汽車的控制。已具備的條件和尚需解決的問題具備條件：通過對(duì)原理的理解和一段時(shí)間的資料的查閱，我對(duì)模糊控制理論有了大致的了 解，初步掌握了模糊控制的幾個(gè)基本步驟。同時(shí)，我還學(xué)習(xí)了這次設(shè)計(jì)過程中所要用 matlab軟件平臺(tái)，對(duì)項(xiàng)目所涉及到的智能控制理論和方法、自動(dòng)控制原理。 和微型計(jì)算