一种新的智能小车控制策略

车控 制策略 ， 融合 了姿 态调 整算 法 以及避 障 算法 ， 结合 模糊 规 则库 实现 了转 向角 与速 度 的 协调 ． 并
通 过 曲 线 拟 合 验 证 了转 向 角 与 转 弯 半 径 的 关 系 ， 用 坐标 变 换 思 想 大 大 简 化 了智 能 车 位 置 以 及 圆 运
ｔ ｒ ｎ ｓａ ｏ ｄｅ ｎ ｈｅ ａ ｅ ａ ｐｅ ｄ ｏｆｉ ｅｌｇｅ ｅ ｃ ｅｉ ｍ ｐ ｏｖ ｄ ｕ ｎｉ ｇ ｉ ｖ ｉ ｄ ａ ｄ ｔ ｖ ｒ ｇｅ ｓ ｅ ｎｔ ｌｉ ｎｔｖ ｈｉ ｌ ｓ ｉ ｒ ｅ ．Ｆｉ ａ ｌ ｎ ｌｙ，ｔ ｉ ｈｅ ｓｍｕｌ ｔｏ ａ ｉｎ
调整 结束 后舵 机 转 角转 回 ０位 置 ， 时 进行 坐标 变 。 同
换， 重新 确定 坐标 原 点和 目标 位置 的 坐标．
２ 舵 机 转 角 与 转 弯 半 径
舵 机转 角 通过 Ｐ ＷＭ 占空 比控 制 ， 关 系 可 表 其
达 为
＝
３ １ 姿 态 调 整 ．
假设 在智 能 车姿 态调 整 的阶段 没 有障 碍物 ． 为 了智 能车 更加 灵 活 ， 速 的进行 姿态 的调整 ， 快 将 整 个平 面 区域分 细分 为 ６个 区域 ， 于左 右半 平 由
过 无 线 接 收 模 块 接 收 坐 标 数 据 ， 而 调 用 相 应 的 姿 进
式 中 ： 为转 弯 半 径 ； 为 舵 机 转 向 角 ； 为 智 能 小 ＿ Ｒ Ｌ
车 的 轴 间 距 ， Ｌ一 ２ ｍ． 且 ２ｃ
态 调整 函数 进行 姿 态 调 整 ， 态 调 整 结 束 后 进 行 坐 姿
智 能 车 接 收 到 目 标 位 置 坐 标 后 ， 判 断 目 标 位 先
图 １ 智 能 车 控 制 流 程 图
Ｆｉ ．１ Ｆｌ ｗ ｉ ｇ ａｍ ｆ Ｉ ｔ ｌｉ ｅ ｈｉ ｌ ｏ ｒ ｌ ｇ ｏ ｄａ ｒ ｏ ｎ ｅ ｌｇ ｎｔｖｅ ｃ ｅ ｃ ｎｔ ｏ
置所 在 的区域 ， 后调 用相 应 的 函数进 行姿 态 调整 ， 然
标化 ， 过无 线模 块发送 目标位 置指令 ， 能小 车接 通 智 收指 令后 运用 姿态 调整 算法 以及 避 障算法 实现 智能
寻迹 智能 车 。 能够 自主 识别 道路 中间 的黑 线 ， 专 在
收 稿 日期 ： ０ 卜Ｏ 一 ４ ２ １ １ｌ
基 金 项 目 ：０ ９ 浙 江省 大 学 生科 技创 新 活 动计 划项 目（０ ９ ０ ０ ４ ２０ 年 ２０ Ｒ４ ３ ６ ）
吕
钟
否
图 ３ 舵 机 转 角 与转 弯 半 径 的 关 系圈
Ｆｉ ． Ｔｈ ｅ ａ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｓ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ ｇ ３ ｅ ｒ ｌ ｔｏｎ ｂ ｔ ｅ ｔ ｅ ｎｇ ｅ ａｎ
ｔ ｎｉ ａ ｉ ｓ ｕｒ ｎｇ ｒ ｄ ｕ
３ 智 能 小 车控 制 策ห้องสมุดไป่ตู้略
（ ｄ
１ ５）× ９ 。 ． ０
目标 位 置 ．
图 ２
转 弯 半 径
Ｆｉ ． Ｔｈｅ ｔ ｎｉ ａ ｉ ｓ ｇ２ ｕｒ ｎｇ ｒ ｄ ｕ
假设 智能 车 与路 面 的摩擦足 够 大 ， 不存 在侧 滑 ． 由于研 究 过程 中需 用到 智 能车舵 机 转角 与转 弯半 径 的相 互计算 ， 需要 对 智 能 车 舵 机转 角 和 转 弯 半 径 的 关 系 进行 验证 ， 保 所 提 出 控 制策 略 的 可靠 性 和算 确 法 的 有效性 ． 实验所 测 数据 与 理论 计 算 比较 见 图 ３ ， 显 示结 果 为两 条 曲线基 本 一致 ．
作者简介 ： 王
宇 （ ８ ～ ） 男 ， 西 朔 州 人 ， 士 研 究 生 ， 究 方 向 为 运 动 控 制 系 统 ， — ｉ：ｗ ｏｅ＠ｇ ｉ ｏ 通 信 作 者 ： １ ６ ， 山 ９ 硕 研 Ｅ ｍａ ｙ ｐ １ｓ ｍａ ｃ ｍ． ｌ Ｌ 董辉 副 教 授 ，
Ｅ ｍａｌｈ ｏ ｇ ｚｕ ． ｄ ． ｎ — ｉ ｄ ｎ ＠ ｊｔｅｕ ｃ ． ：
中 图分 类 号 ： ２ ３ ＴＰ ７
文献 标 志码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ６４ ０ （ ０ ２ ０ —２ ７Ｏ １ ０ —３ ３ ２ １ ） ２０ １一 ５
Ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｒ ｔ ｇ ｏ ｎｔ ｌｉ ｅ ｅ ｃ ｅ ｎ ｗ ｏ ｔ ｏ ｔ ａ ｅ ｙ ｆ ｒ ｉ ｅ ｌｇ ｎｔｖ ｈｉ ｌ
Ｍ ｅ ｎ ｉ ，ｔ ｅ ａｔｔ ｄ ｄｕ ｔ ｎ ｌｏ ｉ ｍ ｓ ｕ ｅ ｎ ｈ ｌｗｄ ｗｎ ｃ ｕ ｅ ｙ ｌｒ ｅ ａ ｇ ｅ ａ ｗｈ ｌ ｈ ｔｉｕ ｅ ａ ｊ ｓｍｅ ｔａｇ ｒｔ ｅ ｈ ｉ ｓ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｓｏ ｏ ａ ｓ ｄ ｂ ａ ｇ ｎ ｌ
标 变 换 ， 定 新 的 坐 标 原 点 ， 后 将 红 外 测 距 模 块 和 规 之
图像 处 理模 块所 得 的 障 碍 物信 息 （ 离 、 度 ） 过 距 宽 通 计算 得 到一 个 角 度 量 ａ ｇｅ 这 个 角 度 量 输 出 给 舵 ｎ ｌ， 机 控 制模 块 从 而 进 行 避 障 ， 障 碍 物 时 该 输 出 为 无 ０ 保 持 原 状 态 运 行 ． 运 用 模 糊 控 制 规 则 对 舵 机 ， 并 转 向角 和 速 度 进 行 协 调 ， 证 智 能 小 车 平 稳 到 达 保
第 ４ ０卷 第 ２期
２ １ ０ ２年 ４ 月
浙 江 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＩ ＯＦ ＺＨＥ Ｉ Ｊ ＡＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳＩ ＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯ・ ＧＹ
Ｖｏ． Ｏ １ ４０ Ｎ ．２
Ａ ｐ ． ２０１ ｒ ２
一
种新 的智 能 小 车 控 制 策 略
随着 对人 工智 能研 究 的深 入 ， 个 汽 车 产 业 正 整 向 自动化 、 能化 方 向发展 ． 能车 ， 智 智 乍为移 动机器 人 的一 种 ， 一个 集 路 径 规划 和控 制 簧 略 以及 障碍 物 是
门设计 的跑道 上行驶 ． 障智 能小 车 则 主要 实 现 避 对 障碍物 的躲 避 ， 防止碰 撞 ． 这些智 能 小车 只是 机械 的按 照接 收到 的无 线指令 或 者寻 找道路 中间的黑 线 以及 简单 的绕 离障 碍物 ， 由于这些 局 限性 ， 提升智 能 小车 的 自主性 、 活性 和适应 性就 显得 非 常必要 了． 灵 笔者 提 出 了一 种新 的智 能 小 车 控制 策 略 ， 平 面 坐 将
ｃ ｏｒ ｉ ｔ ｈｅ ｔ ｅ ｉ ｇ ｎｇ ｅ ｎ ｓ ｅ ｄ ａ ｅ ｏｎ ｕ ｚ ｒ ｅ ｏ ｄ ｎａ ｅ ｔ ｓ ｅ ｒｎ ａ ｌ ａ ｄ ｐ ｅ ｂ ｓ ｄ ｆ ｚ ｙ ｕｌ ｂａ ｅ Ｔｈｅ ｅ ａ ｉ ｓ ｉ ｂｅ ｗｅ ｎ ｓ． ｒ ｌ ｔｏｎ ｈ ｐ ｔ ｅ ｓ ｅ ｒｎｇ ａ ｌ ｎ ｕｒ ｉ ａ ｉ ｓ ｖ ｒｆｅ ｕｒ ｅ ｆｔｉ ．Ｔｈｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ｌｇ ｎ ｅ ｃ ｅ ｔ ｅ ｉ ｎｇ ｅ ａ ｄ ｔ ｎ ｎｇ ｒ ｄ ｕｓｉ ｅ ｉｉ ｄ ｂｙ ｃ ｖ ｉｔｎｇ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｆｉ ｔ ｌｉ ｅ ｔ ｖ ｈｉ ｌ
王 宇 ， 董 辉 ， 建明， 徐 章旭 东
浙 江 工业 大 学 信 息 工 程 学 院 ， 江 杭 州 ３ ０ ３ ） 浙 １ ０ ２
摘 要 ： 统 寻 迹 智 能 小 车 的 研 究 局 限 于 设 定 好 的 路 径 ， 了提 升 其 自主 性 ， 出 了 一 种 新 的 智 能 小 传 为 提
浙 江 工 业
大 学
学 报
第 ４） （卷
小 车 的灵 活 自 主 运 行 ， 时 运 用 了 模 糊 控 制 的 思 想 ， 同
可 表 达 为
实现 了智 能 小车 舵机 转 向角 与速 度 的协调 ‘
Ｒ－ －
（） ２
１ 智 能小 车 控 制 流 程
对 智 能 小 车所 在 的平 面 进行 坐 标 化 ， 智 能 小 且 车起 始 位置 在 坐标原 点 处． 制 流程 如 图 １ 示 ， 控 所 首 先， 通过 无线 发送 模 块发 送 目标 位置 坐标 ， 能车 通 智
Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ， ＤＯＮＧ ｉ Ｈｕ ，ＸＵ ｉｎ ｍｉ ｇ，ＺＨＡＮＧ — ｏ ｇ Ｊａ — ｎ Ｘｕ ｄ ｎ
（ ｏｌ ｅｏ ｎｏ ｍａｉｎ Ｅａ ｉ ｅ ｒ ｇ ｈ ｉ ｎ ｉｅ ｓ ｙｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ￣ Ｃ ｌ ｇ ｆＩ ｆ ｒ ｔ ｇｎ ｅ ｉ ，Ｚ ｅｉ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ， ｅ ｏ ｎ ａ ｔ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ ２ ， ｈ ｎ ） ｎ ｚ ｏ １ ０ ３ Ｃ ｉａ
ａ ｘ ｒｍ ｅ ｔ ｓ ｗ ｓ ｔ ａ ｈ ｓ ａ ｇ ｉｈ ｎｄ ｃ ｎｔ ｏ ｔ ａ ｅ ｙ ａ ｅ ｅ ｆ ｃ ｉ ． ｎｄ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｈｏ ｈ ｔ ｔ ｉ ｌ ｏｒｔ ｍ ａ ｏ ｒ ｌｓ ｒ ｔ ｇ ｒ ｆｅ ｔｗ：
Ｋｅ ｒ ｓ ｔｉ ｄ ｄ ｓｍｅ ｔ ｂ ｔｃｅａ ｏｄ ｎ ｅ ａｇ ｒｔ ｍ ；ｆ ｚ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｕ ｎｎ ａ ｉｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｔｔ ｅ ａ ｊ ｔ ｎ ；ｏ ｓａ ｌ ｖ ｉ ａ ｃ ｌ ｏ ｉ ｕ ｕ ｈ ｚ ｏ ｔｏ ；ｔ ｒ ｉ ｇ ｒｄ ｕ ｕ
ｐｏｓｔｏｎ ａ ｄ ｈ ｔ ｎ ｎｔ ｏｉ ｏ ａ ｃ ｓ ａ ｓ ｓｍ ｐ ｉｉｄ ｈ ｏｕ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｔ ａ ｆ ｒ ｍ ｅ ｈ ． ｉｉ ｎ ｔ ｅ ａ ｇｅ ｐ ｎｔ ｆ ｒ ｉ ｌ ｏ ｉ ｌｆｅ ｔ ｒ ｇｈ ｏ ｒ ｉ ａ ｅ ｒ ｎｓ ｏ ｍ ｔ ｏｄ
弧 切 点的计 算 ， 同时 ， 由于姿 态调 整 算法 的 引入 ， 免 了大 角度转 弯造 成 的减速 运行 ， 高 了智能 车 避 提 的平 均速 度． 最后 通过仿 真和 实验证 明 了算 法及其 控制 策略 的 有效性 ．
关 键 词 ： 态调 整 ； 障 算 法 ； 糊 控 制 ； 弯 半 径 姿 避 模 转
探 测 于一 体 的综 合 智 能 系 统 ］ 目前 ， 内 有 关 智 ． 国
能小 车 的研究 主 要有 无 线 遥 控 智 能 小 车 ， 迹 智 能 寻 小 车 和避 障智 能小 车 ， 无线 智能 小 车［ ］ ３ 主要 通过 无 线信 号 的收发 实 现 对 小 车行 驶 方 向 和速 度 的控 制．
ｐａ ｈ． Ｉ ｏ ｄｅ ｔ ｅ ｔ ｎ ｒ ｒ ｏ ｎｈａ ｅ ｈｅｒ ｕｔ ｏｍ ｙ， ａ ｎｃ ｔ ｉ ａ ｏｎ ｎｅ ｗ ｃ ｏｎｔｏｌ ｔ ａ ｅ ｆ ｒ ｓ ｒ ｔ ｇｙ ｍ ｉ ｔ ｌｉ ｅ ｖ ｈｉｌ ｉ ｎ ｅ ｌｇ ｎｔ ｅ ｃｅ ｓ
ａ ｄ ｅ ｓ ｄ ｔｃ ｍｂｎ ｓａ ｔｔ ｄ ｄ ｓｍｅ ｔａｇ ｒｔ ｍ ｔ ｂ ｔｃｅ ａ ｏ ｄ ｎ ｅ ａｇ ｒｔ ｍ． Ｉ ｃ ｎ ｄ ｒ ｓ ｅ ．Ｉ ｏ ｉ ｅ ｔｉ ｅ ａ ｊ ｔ ｎ ｌｏ ｉｈ ｗｉ ｏ ｓａ ｌ ｖ ｉａ ｃ ｌｏ ｉｈ ｕ ｕ ｈ ｔ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｅ ｔ ａ ｔｏｎ ｌｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｎｔ ｌｉ ｎ ｅ ｉ ｌ ｓ ｉ ｉ ｉｅ ｏ ｔ ｅ ｔ ｒ ｉ ｄ ｒ ｄｉｉ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏｎ ｔ ａ ｋｉ ｇ ｉ ｅ ｌ ｇｅ ｔ ｖ ｈ ｃ ｅ ｓ ｌ ｔ ｄ ｔ ｈｅ ｐｒ ｄｅ ｅ ｍ ｎｅ ｍ