基于硬件在环仿真实现的纯跟踪轨迹控制

李玉东，李 爽，务 闯，陈高俊

(1.华北水利水电大学，郑州 450045；2.河南平高通用电气有限公司，河南 平顶山 467002)

0 引言

智能车辆是当下国内外汽车行业新技术研发的重要阵地，包括谷歌在内的全球各大互联网和科研机构以及高校院所争相研究的领域[1]。考虑到安全性和经济性，一般在仿真平台验证。本文将在搭建Ros+Carsim+Simulink硬件在环环境中进行纯轨迹跟踪的验证。

1 纯轨迹跟踪

纯轨迹跟踪将要追踪的轨迹简化成若干个追踪点，完成一系列点的追踪就完成了线的追踪。在实际分析中一般将四轮车简化为二轮自行车模型(图1)，其关系如式(1)所示[3]

(1)

其中δ表示前轮的转角，L为轴距(Wheelbase)，R则为在给定的转向角下后轴遵循着的圆的半径。circulararc表示后轮轨迹圆。

图1 汽车简化模型

需要控制车辆的后轴中心点经过要追踪的点，根据正弦定理，得

(2)

根据式(2)得出纯追踪控制算法控制量表达式

(3)

由式(3)即可得出到达目标点所需的前轮转角。只需要不断根据需要控制前轮转角就可以完成目标轨迹的跟踪。

2 仿真的搭建

2.1 仿真搭建概述

仿真的搭建需要两台电脑，分别为PC1、PC2。PC1搭载Linux程序运行Ros软件；PC2搭载Windows系统运行Simulink与Carsim。两台电脑由以太网进行连接，两台电脑连入共同的以太网设置相同的IP地址即可进行通信。

2.2 PC1电脑端的设置

首先要确定IP地址，打开隐藏文件.bachrc。在该文件末尾添加两行内容，export ROS_IP=“IP地址”，export ROS_MASTER_URI=http://IP地址：11311。

2.3 PC2端的设置

首先，建立一个空白的Simulink文件，放到Carsim的安装目录下，打开Carsim，在Datasets选项中找到Simulink and labVIEW Models，在Simulink and labVIEW Models选项下选择任一例子，复制此例子之后进行相应的设置。……