利用循圓軌跡預測進行後輪轉向修正實驗

整合之前的數據，採用較合適的數據來進行實驗。實驗預測方式 採用『循圓軌跡預測法』，修正方式採用『後輪修正補償法』。

圖 4.12 循圓軌跡預測與後輪微幅修正示意圖

圖 4.12 中，虛線部分為原內定之路徑，實線部分為車輛實際行 進路線，當

Tracking Error ratio

在

Q

點超過預測範圍時，後輪轉向補 償模式便會啟動，使實驗車所行駛之下一路徑點修正回到

P

點。

實驗所設定的路徑為直徑一公尺的圓，藉由控制左右馬達轉速不 同，使實驗車能做出圓之行走軌跡；除了計算點跟點之間座標關係，

並計算出每個時間點

Tracking Error ratio

，與行駛路徑比較，以為主 控經片判斷啟動補償模式時機之依據。

β

P Q

R

e

O R

R

R R

2

θ

i₋

θ

ⁱ₋¹

θ

ⁱ

d

i

X

Y V

取上述實驗中適宜的速度分段，左輪脈波寬

1.636 (ms)

，轉速

4.3044 ( ^rad _s )

，右輪脈波寬

1.428 (ms)

，轉速

3.8462 ( ^rad _s )

，車輛行 進的縱向速度

V

₀為

13.4485 ( ^cm _s )

。表

4.

6 為在此車速進行實驗之結果。

表 4.6 軌跡預測與後輪修正結果

Experiment

group

Coordinates of the Amendments points Q

(cm)

Chang quantity of radius

R

_e

(cm)

Points P position

(cm)

Error ratio

(%)

1 X=-25.8776

Y=47.8971 4.4803 47.8531 4.29 2 X=-19.378

Y=52.132 3.0292 48.1138 3.77 3 X=-24.0183

Y=50.7220 5.9622 48.9271 2.15 4 X=-29.1086

Y=46.1525 4.5883 47.5037 4.99 5 X=-20.4261

Y=48.7233 2.9132 51.1622 2.32 6 X=-18.6722

Y=31.3289 2.5771 47.1334 5.73 7 X=-19.3126

Y=30.6984 3.7311 52.0023 4.00 8 X=-18.6723

Y=48.8411 2.6776 48.1141 3.77

將左輪與右輪的輪速調低，取左輪脈波寬

1.588 (ms)

，轉速

3.734 ( ^rad _s )

；右輪脈波寬

1.432 (ms)

，轉速

3.0524 ( ^rad _s )

，車輛縱向速度

V

0

=11.1976 ( ^cm _s )

，以同樣方式再一次進行實驗。表

4.7

為實驗結果。

表 4.7 軌跡預測與後輪修正結果

Experiment

group

Coordinates of the Amendments points Q

(cm)

Chang quantity of radius

R

_e

(cm)

Points P position

(cm)

Error ratio

(%)

1 X=-18.5928

Y=48.1135 3.6213 49.1961 1.61 2 X=-18.1928

Y=50.1786 3.3733 49.8142 0.37 3 X=-22.7096

Y=50.6251 5.5311 49.9175 0.17 4 X=-17.4158

Y=50.2154 3.2251 49.4772 1.05 5 X=-22.2197

Y=49.7003 4.5987 49.2083 1.58 6 X=-20.3971

Y=48.8912 3.3815 51.0108 2.02 7 X=-30.0711

Y=43.8002 3.2613 51.4916 2.98 8 X=-13.6113

Y=49.5718 4.3909 50.2877 0.58

表 4.6 與 4.7 分別為兩次不同實驗之數據，將此兩段不同速度分 量的修正誤差結果以

MATLAB

繪製成圖 4.13 觀察，發現當車輛處在 不同的速度分量下，後輪修正補償模式表現良好，車速較慢時，表現 更為穩定。當車速

V

₀

=13.4485 ( ^cm _s )

時，平均誤差大約為

4%

，最大誤 差為

5.73%

；當速度降為

V

₀

=11.1976 ( ^cm _s )

時，平均誤差更降低到只 有

1.5%

，最大誤差僅有

2.98%

。

1 2 3 4 5 6 7 8

0 1 2 3 4 5 6

sampling time

Trajectory Error ratio(%)

The first group The second group

圖 4.13 修正後誤差比例

取車速為

11.1976 ( ^cm _s )

之其中一組實驗數據，藉由數值分析軟 體

MATLAB

繪成圖 4.14、4.15 與 4.16，對軌跡路線進行討論。

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5

00 10 20 30 40 50 60

Vehicle Trajectory Estimated Trajectory

圖 4.14 循圓預測軌跡與實驗車行進軌跡差異

圖 4.14 為車輛實際行走路徑與預測路徑之差異，當車輛行走軌 跡逐漸偏移時，感測器將所接收到的資訊，計算

Tracking Error ratio

， 藉此控制後輪轉向補償之時機。

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0

5 10 15 20 25 30 35

X (m)

Tracking Error ratio (%)

Tracking Error ratio

圖 4.15 實驗追蹤軌跡誤差

圖

4.15

為每個時間點的

Trajectory Error ratio

，當

X

座標為

-20

時，

其追蹤軌跡誤差已超過系統所設定之追蹤誤差最大容忍值，主控晶片 會在此時判定車輛已經失控，進而啟動補償模式，準備進行修正的動 作。

補償模式介入時機點

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5

00 10 20 30 40 50 60

Vehicle Trajectory Estimated Trajectory

圖 4.16 修正後車輛軌跡變化

圖 4.16 為補償模式啟動後，車輛軌跡的變化；由圖中綠色的軌 跡可以看出，在修正過後，車輛行進方向重新往原定路徑移動，最後 回到原預測軌跡上，再次啟動預測模式，進行軌跡預測。

從上述實驗數據結果可以發現，對於車輛失控，採用後輪轉向 取代前輪做為補償模式的方式的確可行，並且在修正上所需的距離和 時間與前輪補償模式相比，將更為迅速，更加有效率。

在文檔中 四輪驅動車輛之軌跡誤差自動修正 (頁 63-70)