基于EPS的自动驾驶转向控制关键技术研究

发布时间：2021-05-19 02:31

　　近年来,以智能化、自动化和电动化为代表的新一轮技术变革正从根本上影响着汽车行业和大众交通出行,特别是智能化、自动化下的驾驶技术。自动驾驶涵盖了环境感知、规划决策与底层控制执行等众多技术。而底层控制中的转向控制是保证车辆安全行驶的关键。本文以电动助力转向系统（EPS）平台为基础,开展对自动转向控制的研究以及驾驶模式切换的研究。其具体研究内容如下:首先,对电动助力转向系统的分类进行研究,本文结合实验用车情况,以管柱式电动助力转向系统（C-EPS）作为自动驾驶转向执行机构。现有的法律法规明确规定自动驾驶汽车必须同时具备自动驾驶和人工驾驶两种驾驶模式,因此本文研究了在不同驾驶模式下C-EPS的工作原理,建立了其动力学模型,并对转向系统的关键部件助力电机和转角扭矩传感器进行了选型和研究。其次,结合控制理论相关知识,制定了基于模糊控制理论的“三闭环”自动转向控制器总体设计方案,包含电流环PI控制器,速度环PI控制器,位置环模糊PID控制器。基于公司开发的标定软件对上述三个控制器的基本参数进行在线整定。之后,研究了模糊PID控制原理,针对自动转向系统设计了合理的模糊控制器。随后给出了模糊PID软件设... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究发展与现状
        1.2.1 自动驾驶汽车研究发展与现状
        1.2.2 汽车转向系统研究发展与现状
        1.2.3 自动驾驶汽车驾驶模式切换研究发展与现状
    1.3 本文的主要研究内容与贡献
    1.4 本论文的结构安排
第二章 自动驾驶汽车电动助力转向系统研究
    2.1 电动助力转向系统分类
    2.2 C-EPS工作原理及其动力学模型研究
        2.2.1 C-EPS工作原理
        2.2.2 C-EPS动力学模型
    2.3 C-EPS关键部件选型及研究
        2.3.1 C-EPS助力电机选型及研究
            2.3.1.1 助力电机选型
            2.3.1.2 永磁同步电机研究
        2.3.2 C-EPS转角扭矩传感器选型
    2.4 本章小结
第三章 自动驾驶自动转向控制研究
    3.1 自动驾驶自动转向控制器总体设计
    3.2 自动转向控制器PID参数整定
        3.2.1 PID参数在线整定方法
        3.2.2 基于标定软件的PID参数在线整定
    3.3 位置环模糊PID控制器设计
        3.3.1 模糊PID原理
        3.3.2 模糊控制器设计
        3.3.3 位置环模糊PID控制器软件流程
    3.4 自动驾驶自动转向实验
        3.4.1 自动转向电机性能测试
        3.4.2 自动转向控制技术指标
        3.4.3 自动转向控制实验平台
        3.4.4 自动转向实车实验及结论
    3.5 本章小结
第四章 自动驾驶汽车驾驶模式切换研究
    4.1 汽车驾驶模式研究
        4.1.1 汽车驾驶场景分类
        4.1.2 基于EPS的驾驶模式切换关键问题研究
    4.2 驾驶员转向干预判断
        4.2.1 驾驶员手力矩与扭矩传感器扭矩值差异研究
        4.2.2 基于扩张状态观测器的驾驶员手力矩估算
            4.2.2.1 状态观测器基本理论
            4.2.2.2 基于扩张状态观测器的手力矩估算
            4.2.2.3 扩张状态观测器仿真
            4.2.2.4 扩张状态观测器算法实现
        4.2.3 驾驶员转向干预判断力矩阈值和时间窗的确定
    4.3 驾驶控制权转移
        4.3.1 控制权转移研究
        4.3.2 权力共享转移过渡模式
        4.3.3 驾驶模式切换设计流程
    4.4 汽车驾驶模式切换实验
        4.4.1 实验环境
        4.4.2 实车实验及结论
    4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3194941