關(guān)鍵字:虛擬儀器, 虛擬儀器價格, 虛擬儀器論壇, 虛擬儀器技術(shù), 虛擬儀器論文
1 引言
全國高等學(xué)校自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會受國家教育部委托,,舉辦第一屆“飛思卡爾”杯大學(xué)生智能車邀請賽,。為了給參加本次智能車邀請賽的各支隊伍提供一個可離線/在線仿真的平臺以及理論試驗平臺,我們開發(fā)了基于LabVIEW虛擬儀器技術(shù)的智能車仿真系統(tǒng)Plastid(以下簡稱Plastid),。
本仿真系統(tǒng)基于LabVIEW虛擬儀器技術(shù)開發(fā)完成,,用于智能車的算法仿真及分析,。主要有以下幾大特點:
1. 賽道與賽車環(huán)境
系統(tǒng)對賽道與賽車分別建立了模型,使用者可以按照指示方便地自行設(shè)計賽道以及賽車,,將賽道設(shè)計成各種各樣的直路,、彎路、坡路,,將賽車設(shè)計成各種尺寸,、形狀,從而使得系統(tǒng)的適用性更廣泛,。另一方
2. 控制算法的仿真驗證
系統(tǒng)可提供三種不同的控制算法仿真的方案:子VI(SubVI)算法仿真,、C結(jié)點算法仿真以及單片機(jī)在線仿真。使用者可以選擇其中最適合自己的仿真方法,,對自己的控制算法在系統(tǒng)的環(huán)境中進(jìn)行驗證,。
3. 路徑識別的方案分析
系統(tǒng)提供了采用光感電路來識別路徑的模型,使用者可以按照自己的想法設(shè)定
4. 離線/在線仿真相結(jié)合
系統(tǒng)不僅可以離線仿真,還可以通過CAN通訊與單片機(jī)系統(tǒng)相連,,對系統(tǒng)進(jìn)行虛擬賽道環(huán)境的在線仿真,。
使用者通過該仿真系統(tǒng)可以反復(fù)對原始設(shè)計方案進(jìn)行研究,得到近似最優(yōu)方案后,,再進(jìn)行實車設(shè)計和實際賽道試驗,,從而減少了開發(fā)的費用和時間成本,大大提高智能車開發(fā)效率,。
2 基本構(gòu)架
圖1是整個仿真系統(tǒng)的構(gòu)架圖,,主要分為基本模型層、控制算法層,、通訊層以及仿真環(huán)境層,。
基本模型層包括賽車模型與賽道模型,使用者可根據(jù)實際情況設(shè)定模型參數(shù),,它為整個系統(tǒng)提供了底層的驅(qū)動,,仿真結(jié)果都是在這兩個模型的基礎(chǔ)上計算的。
圖1 仿真系統(tǒng)構(gòu)架圖
控制算法層為使用者提供了3種不同的仿真方案:SubVI,、C結(jié)點以及單片機(jī)在線仿真,,具體在后文將會詳述。使用者可選擇其中一個方案輸入或移植自己的控制算法,。
通訊層只用于單片機(jī)的在線仿真,,使用CAN模塊,可以使單片機(jī)與仿真系統(tǒng)進(jìn)行即時的數(shù)據(jù)交流,,從而實現(xiàn)動態(tài)仿真,。
動態(tài)仿真環(huán)境基于賽車、賽道模型以及控制算法所輸出的控制信號(電機(jī)控制,、轉(zhuǎn)向控制及車速信號等),,計算出車的行走路線,并即時地將數(shù)據(jù)傳回控制算法層(其計算周期可調(diào)),。
憑借軟件仿真的優(yōu)勢,,在仿真過程中,系統(tǒng)可以方便地將各種變量記錄下來,,特別是一些實際試驗時無法測量的量(如賽車相對于賽道中心線的偏移量,、前向角,、加速度等),并保存于文件中,。在回放模式中,,用戶可以調(diào)用這些文件,對其仿真結(jié)果進(jìn)行后期分析和處理,,繼而改進(jìn)自己的賽車設(shè)置以及控制算法,。
3 賽道、賽車,、路徑識別模型
我們知道,,一個具有高級控制策略的智能車應(yīng)該在不同的賽道上都具有穩(wěn)定的發(fā)揮,為了驗證這一點,,就必須在不同的賽道上做試驗,。然而,由于各方面的限制,,我們不可能為賽車制作無數(shù)的賽道進(jìn)行測試,。但這個問題卻可在Plastid中輕易地得到解決:我們可以設(shè)計出不同的賽道,并將其保存成文件,,在仿真時將其調(diào)用即可,。
圖2是Plastid的賽道設(shè)計界面,用戶可以使用“點”來精確設(shè)定賽道曲線的下一點位置,,使用“弧”則可以以圓心坐標(biāo)、角度來繪制想要得到的弧線,,更可以直接采用“手繪”用鼠標(biāo)在屏幕上繪制賽道或從數(shù)據(jù)文件中導(dǎo)入曲線,。其操作界面友好,修改方便,,且易于上手和操作,。圖2中的賽道即根據(jù)韓國漢陽大學(xué)2004年智能車大賽采用的賽道設(shè)計而成。
圖2 賽道設(shè)計界面