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基于攝像頭的預(yù)測控制策略

作者:上海交通大學(xué)自動化系 李顥 時間:2009-06-22 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  最優(yōu)轉(zhuǎn)角控制量求解

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/95523.htm

  為描述方便,假設(shè)當(dāng)前控制周期為kT周期,并假設(shè)kT、(k+1)T、……、(k+m)T周期的轉(zhuǎn)角控制控制量依次為u(k)、u(k+1)、……、u(k+m),并假設(shè)(k+m)T周期以后的轉(zhuǎn)角控制量為零(即車前輪正對著前方)。根據(jù)運(yùn)動學(xué)模型和轉(zhuǎn)向模型,可以推得智能小車在任一時刻的位置。設(shè)推算出的kT、(k+1)T、……、(k+P)T周期(通常取P>m)(即在未來(P+1)周期內(nèi))的智能小車的位置,依次為(x(k),y(k))、(x(k+1),y(k+1))、……、(x(k+P),y(k+P))。前面在走線規(guī)劃時已經(jīng)確定出了期望線路的位置,這樣就可以求出未來(P+1)周期內(nèi)每一周期智能小車與期望線路的位置偏差,記為d(k)、d(k+1)、……、d(k+P)。取一個正定的性能指標(biāo):

  J反應(yīng)的是智能小車實(shí)際走線(根據(jù)模型預(yù)測的)和期望走線間的相近程度。J越小,則實(shí)際走線與期望走線也越接近。可以看出,每一組u(k)、u(k+1)、……、u(k+m)的取值將對應(yīng)一個特定的J的取值。通過一些數(shù)值的最優(yōu)化求取方法,可以確定出一組u(k)、u(k+1)、……、u(k+m)的取值u0(k)、u0(k+1)、……、u0(k+m),使性能指標(biāo)J取得最小值。那么,以u0(k)作為kT周期的實(shí)際轉(zhuǎn)交控制量,而u0(k+1)、……、u0(k+m)將摒棄。在(k+1)T周期,將重復(fù)走線規(guī)劃和上述最優(yōu)量求取得過程,然后僅僅以所求得的(k+1)T周期的轉(zhuǎn)角控制量作為該周期的實(shí)際轉(zhuǎn)角控制量。反復(fù)循環(huán)執(zhí)行前述過程。

  結(jié)語

  采用預(yù)測控制的策略,能更有效地利用所獲取的豐富的賽道信息,能夠較準(zhǔn)確地控制小車的走線,使小車在一些特征路段能按較優(yōu)的線路前進(jìn),節(jié)省用時,提高比賽成績。限于單片機(jī)的計(jì)算能力有限,在具體實(shí)施預(yù)測控制策略時,可以作一些簡化處理,如將未來(m+1)個周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角控制量假設(shè)成相同的取值,即u(k)=u(k+1)=……=u(k+m),這樣能大大降低計(jì)算量,卻依然能有不錯的表現(xiàn)效果。


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