基于VI的智能車(chē)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4 控制算法仿真

Plastid針對(duì)不同的使用者提供了三種不同的控制算法仿真方案：子VI（SubVI）、C結(jié)點(diǎn)以及單片機(jī)的在線(xiàn)仿真。

首先，最接近于LabVIEW編程環(huán)境的即為SubVI方案。用戶(hù)將自己的控制算法，移植為LabVIEW的SubVI，Plastid在仿真時(shí)即時(shí)地給該SubVI輸入變量（車(chē)速、傳感器值等），SubVI通過(guò)計(jì)算得出控制量并輸送給Plastid仿真循環(huán)。SubVI方案對(duì)于熟悉LabVIEW G語(yǔ)言編程方法的使用者來(lái)說(shuō)非常簡(jiǎn)單，但它的缺點(diǎn)是移植性較差，由于C語(yǔ)言和G語(yǔ)言的差別較大，因此將單片機(jī)的控制算法轉(zhuǎn)換為子VI的程序需要一定的工作量。

其次，C結(jié)點(diǎn)方案則更適合于采用C語(yǔ)言編程的使用者們，其原理與SubVI方案類(lèi)似，但是其程序則可直接用C語(yǔ)言編寫(xiě)，用Visual Studio IDE將其編譯為dll文件，系統(tǒng)在仿真時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用該dll，從而實(shí)現(xiàn)與SubVI一樣的控制和反饋。對(duì)于本方案，使用者可以將其單片機(jī)的程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮蠹纯墒褂?，因此移植性較高。

最后，利用CAN模塊，系統(tǒng)可以直接與單片機(jī)進(jìn)行直接通訊，并實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)仿真。單片機(jī)方面只需要在其CAN接口即時(shí)地傳送其控制量（這在程序中很容易添加相應(yīng)程序），而Plastid則通過(guò)CAN模塊得到這些量，并傳送反饋量給單片機(jī)。在這一方案，單片機(jī)的程序修改不大，但需要有CAN模塊等硬件支持。

圖4為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真的界面，使用者在加載完賽道與賽車(chē)文件后，即可進(jìn)行動(dòng)態(tài)的仿真。其中仿真周期表示系統(tǒng)每一次計(jì)算的時(shí)間，可以根據(jù)單片機(jī)的運(yùn)算周期進(jìn)行設(shè)定，但值得一提的是，在仿真過(guò)程中，其真實(shí)的仿真周期會(huì)根據(jù)計(jì)算機(jī)的性能等因素而不同，但其仿真的結(jié)果可以保證確實(shí)根據(jù)該仿真周期計(jì)算而得，從而保證其仿真的可靠性。

圖4 動(dòng)態(tài)仿真界面

5 不足與改進(jìn)

由于Plastid仿真系統(tǒng)還未與實(shí)車(chē)的仿真進(jìn)行過(guò)深入比較，且開(kāi)發(fā)周期也較短，因此必然留有一些不足之處。
該系統(tǒng)目前還只能用于采用光感傳感器路徑識(shí)別方案的智能車(chē)，對(duì)于CCD攝像頭技術(shù)還不支持。

其次，在仿真過(guò)程中，系統(tǒng)只是根據(jù)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型（將車(chē)簡(jiǎn)化為一四輪剛體來(lái)處理）進(jìn)行計(jì)算，并未考慮其側(cè)滑以及路面摩擦力的影響。這將使其仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果有一定差距，我們將在后續(xù)工作中根據(jù)實(shí)車(chē)的情況，不斷進(jìn)行實(shí)車(chē)試驗(yàn)和對(duì)比，從而提高其仿真真實(shí)度，使其能盡可能地模擬出實(shí)際的情況。

最后，計(jì)算速度也是系統(tǒng)必須面臨的一大問(wèn)題。對(duì)此，我們將優(yōu)化代碼，并裁剪不必要的程序，從而提高系統(tǒng)的仿真速度。

綜上所述，本系統(tǒng)主要針對(duì)本次智能車(chē)大賽而開(kāi)發(fā)，將在這一屆邀請(qǐng)賽過(guò)程中進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，爭(zhēng)取為廣大參賽隊(duì)伍更好地完成開(kāi)發(fā)任務(wù)而服務(wù)。