Регистрация / Вход
Прислать материал

Система управления автономной парковкой четырёхколёсного транспортного средства

Сведения об участнике
ФИО
Серых Елена Владимировна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования ""Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)” (СПбГЭТУ ""ЛЭТИ"")
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Электротехника
Тема
Система управления автономной парковкой четырёхколёсного транспортного средства
Резюме
Разработана система управления автономной парковкой четырёхколёсного транспортного средства с использованием ультразвуковых дальномеров в качестве датчиков расстояния. В работе рассмотрено математическое описание транспортного средства, подход к формированию траектории криволинейного движения, компьютерное моделирование процесса парковки, система управления автономным выполнением маневра парковки с применением математического аппарата нечеткой логики, реализованная в среде MATLAB Simulink, а также анализ результатов моделирования и проведения и испытаний системы на разработанном прототипе транспортного средства.
Ключевые слова
Автономная парковка, автономное движение транспортного средства, нечёткий регулятор
Цели и задачи
Цель: разработка системы управления автономной парковкой четырёхколёсного транспортного средства.
Задачи:
1. Обзор существующих разработок в области автономной парковки;
2. Составление математического описания четырёхколёсного транспортного средства с рулевым управлением Аккермана.
3. Создание компьютерной модели мобильного робота.
4. Разработка принципа формирования траектории движения при параллельной и перпендикулярной парковке транспортного средства.
5. Разработка системы управления выполнением маневра парковки четырёхколёсного робота и её прототипирование с помощью макета, созданного на базе LEGO Mindstorms NXT 2.0.
6. Разработка системы безопасности обеспечения безаварийного выполнения маневра.
Введение

В последние годы интерес к проблеме автономной парковки и системам, позволяющим избегать столкновений, значительно увеличился, а это показывает, что общество стало проявлять повышенный интерес к обеспечению безопасности, как водителей, так и пешеходов. Система управления автономной парковкой будет особенно полезна для начинающих водителей, у которых отсутствует достаточный опыт в выполнении маневра и которые своими действиями могут вызвать опасные ситуации для других участников движения.

 

Методы и материалы

Компьютерное моделирование в графическом пакете MATLAB Simulink, практические испытания разработанного прототипа мобильного робота, методы математического моделирования, методы идентификации, методы нечёткой логики, методы классической теории управления, методы организации и проведения экспериментов.

Описание и обсуждение результатов

Автономная парковка — это система маневров, позволяющих автомобилю осуществлять параллельную, перпендикулярную или угловую парковку. Маневр парковки осуществляется посредством координированного управления углом поворота рулевого колеса и скорости, которая учитывает реальную обстановку в окружающей среде, чтобы обеспечить движение без столкновений в пределах доступного пространства.

Задача автономной парковки состоит из трёх частей: обнаружение места для стоянки, проектирование траектории движения, оценка ситуации и корректировка траектории при движении.

На данный момент для определения области стоянки и контроля процесса используют различные датчики (ультразвуковые, инфракрасные датчики, лидaры, видеодатчики, лазерные сканеры и др.) и камеры (компьютерное зрение).

Одной из самых сложных задач при создании системы автономной парковки является моделирование ситуации, т.е. проектирование необходимой траектории без столкновений с различными препятствиями, что находит своё решение в ряде различных методов. 

В качестве объекта управления в данной статье рассматривается четырехколесный автономный мобильный робот с рулевым управлением по принципу Аккермана, представляющий собой макет заднеприводного автомобиля. Поворот рулевых колёс и приведение в движение ведущих колёс осуществляется с помощью двигателей постоянного тока, в качестве датчика расстояния используется ультразвуковой датчик, управления осуществляется с помощью микроконтроллерного блока управления LEGO Mindstorms NXT 2.0.

Основными результатами научного-исследовательской работы является система управления автономной парковки, позволяющая выполнить маневр с учётом принятых допущений и установленных зон безопасности. Проведены успешные испытания на макете четырёхколёсного мобильного робота. Результаты испытаний показали корректность предложенных решений. Также, была разработана система безопасности с использованием регулятора на основе теории нечётких множеств, которая позволяет обеспечить защиту различных участников движения от неучтённых статических препятствий и от изменяющихся во времени динамических помех. 

 

 

Используемые источники
1. B. Song Cooperative later vehicle control for autonomous valet parking: International Journal of Automotive Technology, Vol. 14, No. 4, 2013, pp. 633−640.
2. Darıo Maravall, Miguel Angel Patricio, Javier de Lope Automatic Car Parking: A Reinforcement Learning Approach: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, IWANN 2003, LNCS 2686, pp. 214-221.
3. Tzuu-Hseng S. Li, Chi-Cheng Chang, Ying-Jie Ye, and Gui-Rong Tasi Autonomous Parking Control Design for Car-Like Mobile Robot by Using Ultrasonic and Infrared Sensors : RoboCup 2005: Robot Soccer World Cup IX, LNAI 4020, 2006, pp. 472-479.
4. F. Cuesta and A. Ollero Intelligent Mobile Robot Navigation: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, STAR 16, 2005, pp. 159–188.
5. Peter Corke Robotics,Vision and Control Fundamental Algorithms in MATLAB: Springer Tracts in Advanced Robotics ISSN 1610-7438, 2011.
Information about the project
Surname Name
Serykh Elena
Project title
Autonomous Parking Control System of four-wheeled vehicle
Summary of the project
Autonomous parking control system of four-wheeled vehicle using ultrasonic rangefinder as distance sensor was developed. In this paper mathematical description, approach of building maneuver' trajectory, computer model of parking process and control system of parking maneuver with usage fuzzy logic were considered. Also analysis of modelling results and experiments on the developing vehicle prototype were done.
Keywords
autonomous parking; parking assistant; autonomous motion control system; fuzzy logic; fuzzy controller