智能汽車模糊控制器的設計

1、烙* A 4畢業(yè)設計開題報告書題目學院姓名指導教師智能汽車模糊控制器的設計題目學院姓名指導教師物聯網工程學院專業(yè)自動化學號070副教授2011年3月課題來源自擬?？茖W依據1、科學意義：近年來，隨著經濟的發(fā)展，交通需求日益增加，智能交通系統(tǒng)應運而生。作為其 中一個重要組成部分，智能汽車也已成為此領域的研究熱點。在智能汽車的設計中， 控制器是整個系統(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年模糊數學提出以來，模糊控制的理論和方法日臻完善，并且廣泛地應 用于自然科學和社會科學各領域。美國、日本、英國等先后將模糊控制理論應用于機 器人、航天、生產過程等領域。從20世紀70年代起，美歐

2、等發(fā)達國家開始進行智能 汽車的研究，首先在軍事應用方面取得了部分進展。進入21世紀，歐洲陸地機器人 競賽和美國機器車挑戰(zhàn)大賽等活動對促進智能車輛技術交流與創(chuàng)新起到很大激勵作 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，對于模糊控制理論在 智能車上的應用仍有待進一步的探索。2、國內外研究概況、水平和發(fā)展趨勢：在國內，自1978年以來我國許多學者在模糊控制領域開展了大量的理論以及仿真 試驗研究，對我國工業(yè)應用模糊控制起到了推動作用。近年來，在工業(yè)中應用模糊控 制已取得了許多成果。目前，我國模糊控制主要以軟件實現為主，在硬件開發(fā)環(huán)境方 面和國外還有一定的差距，模糊控制的產業(yè)化和推廣有待

3、進一步加強。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，國內高校開始重視對智能汽車的研 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 方面的應用仍顯稚嫩。3、應用前景：智能車輛的研究技術難度大，運行中的車輛系統(tǒng)是一個包括車輛、駕駛員、環(huán)境 的復雜、時變、非線性大系統(tǒng)，很難建立精確的數學模型。而模糊控制器不需要建立 精確的數學模型，對于不確定性因素的適應性強，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用，智能車模糊控制技術也得到了飛速的發(fā)展。研究內容本項目擬設計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、適應性以及靈敏度。研究內容包括：建立智能汽車控制的數學模型；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學模型；編寫智能汽車模糊控制器的程序代碼；對智能汽車的模糊控制策略進行軟件仿真；對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、技術路線、實驗方案及可行性分析研究方法：本項目擬設計基于模糊控制理論的智能汽車控制器，以取代現有的PID控制器。 擬采用實驗仿真法對智能汽車的數學模型和模糊控制器進行研究和設計。技術路線和實驗方案：通過對智能汽車的原理分析，熟悉智能汽車的運行機制，建立智能汽車行進的 數學模型。模糊控制的基本模型：擬設計基于模糊控制理論的控制器，在采集現場路況和 自身

5、運行參數的基礎上，將所采集的數據進行模糊化。通過理論推導和實驗找出合適 的隸屬函數對模糊化后的數據進行進一步處理。然后根據大量的仿真實驗結構整理出 一套適合智能車行進的規(guī)則庫對輸入的參數進行映射。最后再設計出合理的去模糊化 方式將控制的結果輸出。根據模糊控制策略的輸入和輸出，設計相應的硬件平臺，包括對于路況數據 采集的探測模塊、對于自身運行狀況數據采集的測速模塊、對于速度控制的電機控制 模塊和對于方向控制的舵機控制模塊。利用matlab對模糊控制器的控制進行仿真，并且對比傳統(tǒng)的PID控制策略的 控制效果，并以此為依據對模糊控制器進行進一步修改?？尚行裕褐悄苘嚨脑O計和制作已經相當成熟，為本次的研

6、究課題提供了很好的平臺。而 自模糊控制理論提出以來已近半個世紀，其理論和方法日臻完善，目前已有大量的實 際運用，這也為本次的研究提供了堅實的理論基礎和足夠的實際經驗。智能車模糊控制器不需要建立精確的數學模型，對于不確定性因素的適應性 強，因而能取得較好的控制效果。研究計劃及預期成果研究計劃：1.1月20日-3月1日，進行調研，查找并閱讀參考文獻，撰寫開題報告；2.3月1日-4月5日，搭建論文基本架構，完成理論設計；3.4月6日-4月25日，進行軟件仿真；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。預期成果：以論文形式展示研究智能汽車模糊控制器設計的基本方案，同時在計 算機上進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：通過對原理的理解和一段時間的資料的查閱，我對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基本步驟。同時，我還學習了這次設計過程中所要用 matlab軟件平臺，對項目所涉及到的智能控制理論和方法、自動控制原理。 和微型計算