小车侧方位停车过程的动态模拟matlab仿真

简介: 本项目基于MATLAB2022a,通过动态模拟实现小车侧方位停车过程。模型假设小车为刚体,考虑位置、角度、速度及角速度等状态变量,分阶段建立运动学方程。通过设定初始条件、设计控制器、迭代更新运动状态,最终实现精准停车。仿真结果以动画形式展示,辅助算法优化与调试。

1.课题概述
小车侧方位停车过程的动态模拟matlab仿真。仿真得到小车的停车动画,小车移动的xy轴坐标以及角度变换。

2.系统仿真结果
1.jpeg
2.jpeg
3.jpeg
4.jpeg

3.核心程序与模型
版本:MATLAB2022a

%车轮        
pause(1);
for i=1:13
    ya1=ya1+0.5;
    yb1=yb1+0.5;
    ya2=ya2+0.5;
    yb2=yb2+0.5;

cla;
patch([Car2pos_x1 Car2pos_x2 Car2pos_x3 Car2pos_x4],[Car2pos_y1 Car2pos_y2 Car2pos_y3 Car2pos_y4],[0.7 0.7 0]);
patch([Car1pos_x1 Car1pos_x2 Car1pos_x3 Car1pos_x4],[Car1pos_y1 Car1pos_y2 Car1pos_y3 Car1pos_y4],[0.7 0.7 0]);           
patch([xa1 xb1 xb2 xa2],[ya1 yb1 yb2 ya2],[0 1 0]);

    ya11=ya1+(D-WLen/2);
    yb11=ya11+WLen;
    ya21=ya2+(D-WLen/2);
    yb21=ya21+WLen;
    xa11=xa2+(Wkd/2);
    xb11=xa2+(Wkd/2);
    xa21=xa2-(Wkd/2);
    xb21=xa2-(Wkd/2);
patch([xa11 xb11 xb21 xa21],[ya11 yb11 yb21 ya21],[0 0 0]);

    xa22=xa1-(Wkd/2);
    xb22=xa1-(Wkd/2);
    xa12=xa1+(Wkd/2);
    xb12=xa1+(Wkd/2);
patch([xa12 xb12 xb22 xa22],[ya11 yb11 yb21 ya21],[0 0 0]);

    ya13=ya11+Hcar;
    yb13=yb11+Hcar;
patch([xa11 xb11 xb21 xa21],[ya13 yb13 yb13 ya13],[0 0 0]);
patch([xa12 xb12 xb22 xa22],[ya13 yb13 yb13 ya13],[0 0 0]);

pause(.02);

end

hold on
plot(-59*ones(1,121),[-20:100],'r','linewidth',2);
hold on
plot(-40*ones(1,121),[-20:100],'r','linewidth',2);
hold on
plot(-21*ones(1,121),[-20:100],'r','linewidth',2);
hold on
plot(-2*ones(1,121),[-20:100],'r','linewidth',2);
hold on
plot(17*ones(1,121),[-20:100],'r','linewidth',2);
hold on
plot(36*ones(1,121),[-20:100],'r','linewidth',2);
hold on
plot(55*ones(1,121),[-20:100],'r','linewidth',2);
hold on
plot(74*ones(1,121),[-20:100],'r','linewidth',2);
hold on
figure;
subplot(121);
plot(Xset,'b-o')
hold on
plot(Yset,'r-s')
legend('x坐标变化','y坐标变化');

subplot(122);
plot(thetas,'b-o')
legend('角度变化');
38

4.系统原理简介
假设小车是一个刚体,其侧方位停车过程中涉及到以下几个关键状态变量:

位置坐标:小车前端中心点在水平面上的坐标(x, y)。
角度:小车与垂直方向之间的夹角θ。
速度:小车向前和向侧面的线速度(vx, vy)。
角速度:小车转向的角度速度ω。
侧方位停车的过程可以拆分为直线行驶、转向、倒车和微调等阶段,对于每一个阶段,可以分别建立相应的运动学方程:

8ce47b966df355b097eaa41f375c43b2_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

结合上述运动学模型和控制策略,构建小车侧方位停车的动态模拟流程,包括:

设定初始条件(小车位置、速度、目标车位位置等)。
设计和实现控制器,根据当前状态计算下一步的控制输入(驱动力矩、转向角等)。
更新小车的运动状态(位置、速度、角度)。
检查是否达到停车条件(如与车位边界点的距离是否小于阈值),未达到则重复步骤2和3,直至成功停车。
这样的模拟有助于验证控制策略的有效性,优化停车算法,并在实际应用前对停车过程进行预判和调试。在实际编程实现时,可以利用Matlab工具搭建仿真模型,并可视化整个停车过程。

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