路邊停車之非線性模型車運(yùn)動(dòng)控制

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1、路邊停車之非線性模型車運(yùn)動(dòng)控制12233林冠宇、黃緒哲、許裕昇、許(馬宗)譁、劉景富1國立臺灣科技大學(xué)機(jī)械工程系2國立臺北科技大學(xué)車輛工程系3車輛研究測試中心摘要得依賴駕駛者的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和判斷力來完成，但對於停車可分為倒車入庫和路邊停車兩種不同的情停車經(jīng)驗(yàn)不多的駕駛者，無論是倒車入庫或是路邊停況，而「自動(dòng)停車」之重點(diǎn)技術(shù)分成三部份，第一部車必然會花費(fèi)不少的時(shí)間。而自動(dòng)停車系統(tǒng)之開發(fā)是份為使用感測器建立車輛與停車空間的相對位置，第近幾年熱門之研究主題，因此開發(fā)方便之停車補(bǔ)助系二部份為車輛最佳停車路徑的分析與規(guī)劃，第三部份統(tǒng)或是發(fā)展自動(dòng)停車技術(shù)，成為駕駛

2、輔助系統(tǒng)其中ㄧ為停車時(shí)之實(shí)際路徑估測與路徑追蹤控制，結(jié)合這三項(xiàng)重要研發(fā)目標(biāo)，同時(shí)也為本文研究重點(diǎn)之ㄧ。部份之技術(shù)才能代替駕駛?cè)藞?zhí)行完整之倒車入庫或路邊停車之任務(wù)。對於自動(dòng)停車系統(tǒng)而言，不同的車速、2.文獻(xiàn)回顧現(xiàn)有文獻(xiàn)中，倒車入庫和路邊停車之路徑追蹤路面摩擦力，會使得規(guī)劃的停車路徑與真實(shí)路徑有一控制相關(guān)問題已經(jīng)有很多論文提出。大多數(shù)的這些定的誤差產(chǎn)生，因此在自動(dòng)停車時(shí)，需能準(zhǔn)確的估測研究都是專注於追蹤和狀態(tài)穩(wěn)定方法。追蹤的方法車輛與全域座標(biāo)的相對位置，以利方向盤轉(zhuǎn)角做正確是設(shè)計(jì)控制法則使類似汽車移動(dòng)的自動(dòng)裝置追隨一的修正，進(jìn)而達(dá)到精準(zhǔn)的自動(dòng)停車路徑追隨

3、的效果。條參考軌跡。而狀態(tài)穩(wěn)定方法是從任何最初狀態(tài)對本文將針對路邊停車空間進(jìn)行補(bǔ)助停車系統(tǒng)之停一個(gè)期望的最後狀態(tài)使類似汽車移動(dòng)的自動(dòng)裝置穩(wěn)車路徑規(guī)劃，並根據(jù)人們駕駛經(jīng)驗(yàn)，提出智慧型自動(dòng)定。但是大部分皆是採用動(dòng)態(tài)模擬分析之理論性探停車控制方法，針對路邊停車的情況，設(shè)計(jì)規(guī)劃輸入討或是採用1/10模型車配備完整之上方影像空間相輸出回饋線性化控制器和PI控制器法則，並藉由本研對資料【1-4】，較欠缺實(shí)車驗(yàn)證之實(shí)際研究成果發(fā)究建立自動(dòng)停車系統(tǒng)之相關(guān)策略分析。表。Sugeno和Murakami【5】最先針對裝有微處理器關(guān)鍵詞：自動(dòng)停車、輸入輸出回饋線性化控制器和

4、兩顆超音波感測器系統(tǒng)可測量相關(guān)的距離和方向之、路徑規(guī)劃模型車，提出使用Fuzzygarageparkingcontrol的控制1.前言實(shí)驗(yàn)研究。利用Sugeno型式模糊系統(tǒng)模式與人員停隨著科技的進(jìn)步以及產(chǎn)業(yè)型態(tài)的轉(zhuǎn)變，自動(dòng)化需車經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行模型車自動(dòng)停車之模糊控制規(guī)則設(shè)計(jì)與求的層次更是有增無減，因此這方面的領(lǐng)域仍有相當(dāng)實(shí)驗(yàn)。Sugeno等人【6】採用相似的硬體規(guī)劃來執(zhí)行大的發(fā)展空間，目前自動(dòng)化的重點(diǎn)在於如何整合各項(xiàng)倒車入庫模糊控制規(guī)則設(shè)計(jì)，使用14種模糊規(guī)則指技術(shù)來達(dá)到不同的需求。近年來由於車輛越來越多，示。例如：往前、減速、進(jìn)入車位和加速。汽車駕駛之

5、安全性能是愈來愈受到重視。世界許多國Sampei和Furuta【7】提出一個(gè)非線性軌跡控制家和各大車廠也都積極的投入在車輛安全的研究，以法則，針對模型車輛從任何位置低速運(yùn)動(dòng)到指定停車提升車輛行駛的安全性能。除了提升安全性能外，也位置之軌跡追蹤進(jìn)行模擬研究。其非線性控制的模擬在車輛研究領(lǐng)域中開發(fā)許多具有人工智慧系統(tǒng)相關(guān)功結(jié)果係根據(jù)Kondo的駕駛者模型，並與一個(gè)LQ調(diào)節(jié)能。器和human模型控制之收斂性相比較。Yasunobu和在城市都會區(qū)中，停車位愈來愈難找，相對的停Murai【3】則是依據(jù)人員駕駛技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)以規(guī)劃設(shè)計(jì)車位空間大小規(guī)劃並不大，若要順利

6、停入車位通常都狀態(tài)評估模糊控制和預(yù)測模糊控制器進(jìn)行停車控制模方向角誤差為:擬研究。Daxwanger和Schmidt【8】使用類神經(jīng)網(wǎng)路e=ψ?ψ(3)2d和模糊控制法則發(fā)展一個(gè)具有視覺系統(tǒng)之模型車倒車其中x、y與ψ代表理想軌跡曲線，首先為了ddd入庫停車控制器，其控制結(jié)構(gòu)分別為：單獨(dú)採用類神確保y能追蹤到y(tǒng)，定義d經(jīng)網(wǎng)路控制和模糊與類神經(jīng)網(wǎng)路混合控制。其主要是&&??d&&ydd==??()VsinψVψψcosd+Vsinψd(4)用來產(chǎn)生自動(dòng)停車之轉(zhuǎn)向角命令，環(huán)境資訊則是透過??dtd影像感測器來測量，控制結(jié)構(gòu)則是用自主移動(dòng)機(jī)器人且來驗(yàn)證。&&

7、yV=+ψψ&cosV()(&sinψ)Tayebi和Rachid【9】透過Lyapunov穩(wěn)定法則來V2(5)=?tan()()δcosψψ+Vsin&()設(shè)計(jì)時(shí)變狀態(tài)回饋控制法則，以探討一臺輪型模型車L之停車模擬控制問題。在微量量測擾動(dòng)下此項(xiàng)控制法從(4)式減(5)式可得則具有保證系統(tǒng)全域有界之強(qiáng)健性。Yoshino等人【10】2Ve&&1ydd=+Vψ&cosψψVsin&&d?tan()()δcosψψ+Vsin()為了在一個(gè)不確定的領(lǐng)域上避開障礙物，開發(fā)線上路L徑規(guī)劃演算法，可將自主移動(dòng)機(jī)器人引導(dǎo)到指定目標(biāo)(6)上。由於此臺裝有一架CCD照

8、像機(jī)的輪型自主移動(dòng)假設(shè)控制器δ為機(jī)器人不能全方向的移動(dòng)，其路徑規(guī)劃演算法主要由?L??Vcψψ&osV?&s