MATLAB编程及应用 课件 第11章 MATLAB在自动驾驶中的应用.pptx

;自动驾驶中的应用; MATLAB提供了自动驾驶工具箱（Automated Driving Toolbox），用于设计、模拟和测试ADAS（先进驾驶辅助系统）与自动驾驶系统；也提供了大量的函数，用于让用户进行自动驾驶仿真和测试；同时，MATLAB支持与第三方仿真系统的接口，通过与第三方仿真系统共同搭建联合仿真平台进行车辆动力学模型、控制系统建模和动画演示的统一平台搭建。 ; 二次规划及其基本思想; 微分方程是动态系统建模的基础。自动驾驶的动力学模型中存在着大量的微分方程求解问题，dsolve函数常用来求解常微分方程。以下列题为例，同时绘制微分方程解的曲线。 假设输入信号为： ;syms u(t) t y(t); u(t)=exp(-5*t+1)+5; D4y=diff(y,t,4); D3y=diff(y,t,3); D2y=diff(y,t,2); Dy=diff(y,t); D2u=diff(u,t,2); Du=diff(u,t); eqn=D4y+10*D3y+35*D2y+50*Dy+24*y==5*D2u+4*Du+2*u; cond=[y(0)==3,Dy(0)==2,D2y(0)==0,D3y(0)==0]; ySol(t)=dsolve(eqn,cond) ;在MATLAB中，非线性规划为求以下问题的最小值：; fminbnd函数可以用来求解一维优化问题。用于求由以下条件约束的问题的最小值：;fminsearch函数是MATLAB中用于查找函数最小值的重要函数之一，可以求解非线性最小化问题。;工程实例之轨迹跟踪; 将一个非线性系统近似为线性时变系统有很多种方法，一般采用近似线性化方法。下面介绍两种常用的线性化方法。;11.4 线性时变模型预测控制算法;图11-4 Carsim软件主界面; 搭建仿真平台的第一步是在CarSim中搭建整车模型。CarSim采用多体动力学建模方法对车辆进行适当的抽象简化，模型搭建时只需依据目标车型参数依次配置车辆各子系统参数，如传动系统、制动系统等。CarSim 整车模型包括七大子系统，如图11-5所示。; 搭建Simulink与CarSim联合仿真平台，设计基于MPC的给定轨迹的轨迹跟踪控制器，并对该轨迹跟踪器进行CarSim与 Simulink 联合仿真的仿真验证。具体步骤如下： （1）双击CarSim桌面快捷方式或从程序列表中运行 CarSim。出现“Select Recent Database”（选择数据库）对话框，如图11-6所示.;（2）选择数据库，并单击“Continue with the selected database”按钮，出现如图11-9所示的“License Settings”（许可设置）对话框，单击“select”，进入如上述图11-4所示CarSim 的主界面。;（3）在主界面中选择“file”→“New Dataset”命令，如图11-8所示。;（4）选择“New Dataset”命令后，进入如图11-9所示的新建 Dataset界面。在其中的的两个文本框中分别输入“Example”和“MPCtestl”，单击“Set”按钮，完成新建。;（5）新建Dataset后，选择主菜单的“Datasets”下拉菜单中的“Example”命令，会发现多出了“MPCTestl”命令，如图11-10所示。 （6）单击图11-11中的下三角按钮（框体处），选择相应的车型。选择CS B -Class中的 Hatchback车型，如图11-11所示。;（7）新建满足要求的仿真工况。 ①在主界面的“Procedue”下拉列表中选择“Link to New Dataset”选项，如图11-12所示。在弹出的“Link to New Dataset”对话框中，分别在两个文本框中输入“MPC Example”和“newSplit Mu”，如图11-13所示。单击“Create and Link”按钮，进入仿真工况主界面，如图11-14所示。;（7）新建满足要求的仿真工况。 ①在主界面的“Procedue”下拉列表中选择“Link to New Dataset”选项，如图11-12所示。在弹出的“Link to New Dataset”对话框中，分别在两个文本框中输入“MPC Example”和“newSplit Mu”，如图11-13所示。单击“Create and Link”按钮，进入仿真工况主界面，如图11-14所示。;11.5 CarSim与Simulink联合仿真;②根据要求设置仿真工况：目标车速为18km/h；无制动；挡位控制选用闭环AT6挡模式；无转向；路面选择为面积为1km2、摩擦系数为1.0的方形路面，如图11-15