智慧型車控制虛擬仿真實驗是北京交通大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：智慧型車控制虛擬仿真實驗
- 建設院校： 北京交通大學
- 課程負責人： 唐濤
- 授課教師：李潤梅、金尚泰、張嚴心、馬慶龍
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
在人工智慧和無人駕駛技術快速發展的今天,智慧型車已經成為各大高校新工科專業人才培養的重要實驗載體。在這樣一個大型綜合性實驗中,學生需要完成從智慧型車架構設計到算法調試的複雜過程。存在著“不好做”“不能做” ” 做不完”“做不好”的線下實驗難題。北京交通大學電子信息工程學院自動化國家級-流專業建設點,依託”國家級軌道交通通信與控制虛擬仿真實驗中心”, 發揮專業所長,開發了智慧型車控制虛擬仿真實驗。
教學目標
實驗旨在通過智慧型車整體認知、感知驅動實驗、控制實驗、性能評價以及參數最佳化的閉環實驗流程,實現如下教學目標:
1、實理論基礎,堅持知識能力質有機融合
鞏固智慧型車控制系統設計理論基礎,包括智慧型車基本結構、控制系統設計、採樣方法及實現、檢測反饋及執行機構在套用中的具體設備、控制輸出信號的驅動方式等。掌握控制系統開發所需要的綜合知識。
2、掌握數學模型在系統設計中的重要作用
掌握典型兩輪驅動車輛的運動學建模方法。理解PID算法的基本原理，掌 握PID各參數在小車循跡控制中的具體作用、調節原則和方法。
3、理解智慧型車位姿控制需要用到的感知和驅動方法
掌握電磁感應方法和舵機驅動電路及脈衝寬度調製PWM ( Pulse Width Modulation )原理與套用,掌握恆定速度 下智慧型車循跡PID控制參數調整及控制性能分析方法。
4、掌握智慧型車循跡及速度多量控制方法設計
熟悉多種編碼器的工作原理和檢測數據處理方法,理解智慧型車電源電壓隨使用和車道阻力的變化對速度控制的影響，掌握循跡及速度PID控制參數調整及控制性能分析方法。掌握Z-N參數整定法,基於根軌跡分析,科學調參,從而具備複雜控制系統設計和分析的綜合能力。
5.理解模糊算法處理不確定性參數的能力
掌握模糊算法在智慧型調參上的套用,設計模糊PID控制算法,解決變阻力車道的PID參數實時整定問題;理解基於人類知識的智慧型建模方法，掌握模糊PID自適應調參和模糊控制算法的設計,有效解決變阻力車道智慧型車循跡及速度協同控制問題。啟發學生探究套用自動化最新方法,培養學生設計與創新綜合素質。
智慧型車控制虛擬仿真實驗項目面向北京交通大學人才培養要求,於OBE理念強調產出向,構建了以學生為中心的、基於PBL ( Problem-Based Learning)的”學、思做、評、改”閉環實驗教學模式。通過虛擬仿真實驗操作,學生能夠深化理解自動專業相關課程的基礎理論知識並掌握其套用機理。實現學有所悟、學有所得、學有所用,夯實學生控制系統建模、分析和設計能力,激發學生創新實踐的興趣,培養學生勇於創新的素質。
