智能电动车自动转向控制系统研究

发布时间：2017-12-23 02:37

  本文关键词：智能电动车自动转向控制系统研究　出处：《青岛理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 智能电动车 自主驾驶系统 横向控制 模型预测控制

【摘要】：汽车行业迅猛发展,汽车保有量逐年上升,汽车的普及在带给人类便利生活的同时,也造成了环境污染、能源损耗等严峻问题;同时,道路交通事故也在不断增长,对人类的生活和精神造成了巨大损失。在“人-车-路”构成的驾驶环境中,人是主导成分,驾驶员的疲劳、分神以及驾驶经验不足造成的错误判断,都是引发交通事故的主要原因,因此,若将“人”消极方面的因素除去,将会对提高驾驶过程的主动安全性具有重要意义。综合以上两方面,发展智能电动车,将有效避开由汽车引起的诸多问题,使车辆的发展真正造福人类,是今后车辆的重要发展方向。自主转向是实现车辆智能化的重要因素,因此,本文基于自主设计的电动车,对电动车自动转向系统及控制策略进行了研究。通过试验确定了本研究电动车相关结构参数和动力学参数,建立了基于循迹偏差的车辆二自由度动力学模型。随后,对电动车进行了自主转向的智能化改造,将外界环境信息传感器和车辆状态传感器代替驾驶员的视觉等感觉器官,传感器提取的信息由计算机进行选择和决策,并将执行指令发送到执行机构,在执行机构中,步进电机取代方向盘控制转向系统,推杆电机控制制动主缸,通过对前轮转角、轮毂电机和制动的控制,实现自动转向控制。基于车辆动力学模型基础,研究了电动车横向运动控制策略,并分析控制过程的特点,选用模型预测控制算法设计了横向运动控制器,控制器以横向循迹偏差、横摆角偏差及两者的变化率作为状态变量,前轮转角作为控制量,实现电动车自主循迹和转向。在此基础上,对横向控制器进行计算机仿真,验证其可靠性。为提高电动车横向控制的稳定性,设计了纵向运动控制策略,分别采用PID控制和模糊控制对电动车油门和制动进行控制,并设计了切换规则,实现了总体的纵向运动控制。为了验证整体自动转向系统的可靠性,进行了真实道路的实车试验,通过观察和记录行车数据证明,设计的自动驾驶系统能较好地控制电动车以合适的速度循迹和转向,当道路发生变化产生偏差时,控制器能快速响应、减小偏差,使电动车快速、平稳地回到期望状态。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4;U469.72

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本文编号：1322108