BSF-Querreglung

Aus HSHL Mechatronik
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Autoren: Daoyin Wang

Einleitung

Es wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des CaroloCups orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.
Es wird in diesem Artikel die Querreglung vorgestellt. Die Aufgabe der Querreglung besteht darin, den Weg des Autos (tatsächliche Größe) und den Weg des Autos (Zielgröße) zu vergleichen.

Hier ist Link zu Referenzartikel:BSF_Querregelung

Anforderungen

Im Lastenheft werden zur Querreglung folgende Anforderungen gestellt:

  • Anforderungen funktionieren:
Abbildung1 der Anforderung für Querregelung
Abbildung2 der Anforderung für Querregelung
  • Anforderungen zusammenfassen:
Abbildung1 der Anforderung
Abbildung2 der Anforderung
  • Pflichtenheft zeigen:
Abbildung des Pflichtenheft

Meilensteine

  1. Meilenstein: 14.05.2020
  2. Meilenstein: 25.06.2020

BSFQuer_Querfuehrung

Programmübersicht-BSFQuer_Querfuehrung

Die Arbeit dieses Teils besteht hauptsächlich darin, die Datei zu erkennen und gegebenenfalls zu optimieren, um die Einfachheit und Klarheit des Systembetriebs sicherzustellen.

Vor der Optimierung Nach der Optimierung
BSFQuer_Querfuehrung vor der Optimierung
BSFQuer_Querfuehrung nach der Optimierung

Da das Linienlayout ein bisschen chaotisch ist, habe ich es optimiert, die Positionen von HindernisBit und Sollvorgabe_Hindernis in Umschalter_Querführung vertauscht und die Positionen von 1 und 2 in 2_fach vertauscht, wodurch die Überkreuzungen verringert wurden. Und jeder Funktionsbaustein wurde bis zu einem gewissen Grad verkleinert oder vergrößert, um die Schönheit zu verbinden.

Schrittweise Überprüfung des Programms

Regelentfernung/Vorausschauweite

Regelentfernung/Vorausschauweite vor der Optimierung

Die Kamera mit der nachgeschalteten Bildverarbeitung liefert nämlich nur Ergebnisse für dem Bereich zwischen 0,4 m und 1,5 m vor dem Fahrzeug. Am besten arbeitet das Fahrzeug bei derzeitiger Konfiguration mit 0,8. Aus diesem Grund wurde mit der LUT der Wert auf diesen Bereich begrenzt, die Werte unter bzw. über 0,8 werden nur bei sehr geringer bzw. sehr hoher Geschwindigkeit angenommen.

Daher werden die Daten 0,8 in BSFQuer_Vorausschauweite_Factor_f64 behalten und berauchen keine Optimierung mehr.

Hier ist Link zu Wiki-Artikel Vorausschauweite:Vorausschauweite

Praedizierter_Punkt_auf_Istbahn

Vor der Optimierung Nach der Optimierung
Praedizierter_Punkt_auf_Istbahn vor der Optimierung
Praedizierter_Punkt_auf_Istbahn nach der Optimierung
Werteberechnung vor der Optimierung
Werteberechnung nach der Optimierung

Die Bestimmung des prädizierten Punktes des Fahrzeuges auf der Ist-Bahn geschieht unter folgender Annahme: Ist der Lenkwinkel des Fahrzeuges gleich Null, existiert zwischen prädiziertem Ist-Punkt und der aktuellen Ausrichtung des Fahrzeuges keine Querabweichung. Fährt das Fahrzeug nicht exakt geradeaus, befindet es sich auf einer Kreisbahn, die bei stationär statischem Lenkwinkel konstant ist.
Vereinfachen: Annahme, dass ohne Reglereingriff die Ist-Bahn eine Geradeausfahrt ist.Das Layout wurde einfach nach persönlichen Vorlieben ein bisschen geändert, um Überkreuzungen zu reduzieren und die Ästhetik zu verbessern.
Hier ist Link zu Wiki-Artikel Die Bestimmung des prädizierten Punktes:Die Bestimmung des prädizierten Punktes

Sollvorgabe ohne Hindernis

Vor der Optimierung Nach der Optimierung
Sollvorgabe ohne Hindernis vor der Optimierung
Sollvorgabe ohne Hindernis nach der Optimierung

Das Layout von "Sollvorgabe ohne Hindernis" ist etwas chaotisch. Ich habe die Position von "Regelentfernung" geändert und die Eingangsports b und c in "Matlab Function" und die Eingangsports a und b in "Matlab Function1" ausgetauscht. Ich habe auch andere Kabel teilweise modifiziert, um Überkreuzungen zu reduzieren und die Ästhetik zu verbessern.

Sollvorgabe_Ohne_Hindernis_Matlab_Funktion
Sollvorgabe_Ohne_Hindernis_Matlab_Funktion1

Function:
Die Sollbahn wird als ein Polynom zweiten Gerades, einer Parabel, approximiert. Die allgemeine Formel lautet:
Die beiden Funktionsmodule sind ausreichend optimiert und müssen nicht geändert werden.
Hier geht zu Link:BSF-Sollbahnbestimmung

*Sollvorgabe mit Hindernis*

Abstandberechnung

Vereinfachen bei der Modul-Abstandsberechnung von Sollvorgabe mit Hindernis: Annahme, Abstand pytagoraisch, auch Kurven.
Modul-Abstandsberechnung ist ausreichend vereinfacht und braucht keine Änderung erforderlich.
Die anderen Zwei Teilen in der Originaldatei ist zu einfach und muss optimiert und geändert werden.

Vor der Optimierung Nach der Optimierung
Sollvorgabe mit Hindernis vor der Optimierung
Sollvorgabe mit Hindernis nach derOptimierung
Matlab Funktion vor der Optimierung
Matlab Funktion nach derOptimierung

Das obige Bild zeigt meine Optimierung von "Sollvorgabe mit Hindernis". Im Folgenden werden meine Optimierungsideen beschrieben.

Hindernisumfahrungskonzept

Der Ansatz zur Hindernisumfahrungskonzept besteht darin, die Querführung des Ziels im Fall eines Hindernisses um eine Spurbreite nach links zu verschieben, dh auf die linke Spur zu wechseln.
Nach den Informationen Wiichtig-Bereich können Wir wissen: Die Kamera mit der nachgeschalteten Bildverarbeitung liefert nämlich nur Ergebnisse für dem Bereich zwischen 0,4 m und 1,5 m vor dem Fahrzeug.
Deshalb habe ich den Abstand von 0,1-2,5 auf 0,2-1,7 geändert, um eine genauere und schnellere Systemreaktion zu erzielen.

Punkt O ist der ursprüngliche Zustand des Fahrzeugs.
AE ist die von der Kamera erkannte Entfernung: AE=Abstand(0.2-1.7).
Punkt A ist die Linksverschiebung nach dem Erkennen des Hindernisses: HindernisBit=0;Offset=0;
BC ist die reibungslose Fahrstrecke, nachdem das Auto nach links verschoben wurde.
Punkt C ist der Auslösepunkt für die Fahrzeug, um zum ursprünglichen Wegpunkt zurückzukehren: HindernisBit=1;Offset=0.2;
OA ist die ursprüngliche Fahrstrecke: OA=Streckendifferenz
ABC ist die zurückgelegte Strecke, bevor das Auto zur ursprünglichen Route zurückkehrt, nachdem es nach links verschoben wurde: ABC=Strecke-Streckendifferenz

Hier ist WiKi-Artikel als Datenreferenz SenVx_sx_K_f64-Link:
Block Sensoren: die zurückgelegte Strecke, Streckenmessung Hallsensoren

Umschalter_Querfuehrung

Umschalter_Querfuehrung vor der Optimierung

Hindernisumfahrungskonzept:
Die Hindernisumfahrung ist so aufgebaut, dass anhand der Objektliste des LIDARs ein Hindernisbit erzeugt wird, mit dem zwischen der Sollvorgabe ohne Hindernis und der Sollvorgabe mit Hindernis umgeschaltet wird. Im Modell ist ein entsprechender Switch-Block Umschalter_Querführung eingefügt.
An der "Umschalter_Querfuehrung"-Funktion gibt es nichts zu ändern.
Hier geht zu Link:Hindernisumfahrungskonzept

Querregler_PID

Vor der Optimierung Nach der Optimierung
Querregler_PID vor der Optimierung
Querregler_PID nach der Optimierung
Querregler_PID/PT_1_Eing_f vor der Optimierung
Querregler_PID/PT_1_Eing_f nach der Optimierung

An der "Querregler_PID"-Funktion gibt es nichts zu ändern. Das Layout wurde einfach nach persönlichen Vorlieben ein bisschen geändert, um Überkreuzungen zu reduzieren und die Ästhetik zu verbessern.
Hier geht zu Link:Querregler_PID/Reglerentwurf

Betriebsergebnis

Bahn des Fahrzeugs vor der Optimierung
Daten vor der Optimierung

Zusammenfassung

Zusammenfassung des MS1

Ausblick auf MS2

Literaturverzeichnis



→ zurück zum Gruppenartikel: SDE-Team_2020/21
→ zurück zum Hauptartikel: SDE Praktikum Autonomes Fahren