随动式红外辅助驾驶系统设计及其控制策略研究

发布时间：2017-08-23 17:16

  本文关键词：随动式红外辅助驾驶系统设计及其控制策略研究

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【摘要】：车辆辅助驾驶系统最初来源于军事需求,目前军车上广泛使用的红外辅助驾驶系统中,红外热像仪安装位置固定,驾驶员需转动头部观看显示屏上的红外影像。针对传统红外辅助驾驶系统中观察视角与方式存在的不足,本文对一种随动式红外辅助驾驶系统进行了研究与设计。本文首先对随动控制系统进行了研究,完成了由双目眼镜、中央控制盒和红外转台组成的随动式红外辅助驾驶系统的总体方案设计,并对关键元器件进行了分析、选型。设计了以TMS320F2812芯片为控制核心的位置闭环控制系统,对随动控制系统的通信模块、位置检测单元、功率驱动模块等硬件电路进行设计,完成了控制平台的搭建。根据随动系统的组成和控制原理,对其控制策略进行研究,分析了随动控制系统的数学仿真模型,利用MATLAB对随动系统进行控制仿真。运用数字PID控制和基于BP神经网络的PID控制两种控制算法对随动系统进行控制仿真,在不同控制信号环境下,对动态响应曲线、静态误差曲线进行分析对比,验证了基于BP神经网络的PID控制的优越性。基于CCS3.3软件开发环境,采用模块化的编程设计思想对随动控制系统的软件进行设计。在完成随动控制系统的软件设计后,对系统进行调试试验,驾驶员佩戴双目眼镜转动头部,红外转台能够完成随动跟踪,且具有较好的跟踪效果；在系统的实车试验中,随动式红外辅助驾驶系统在夜间驾驶条件下,能够有效扩展驾驶员的驾驶视野,起到关键的辅助驾驶作用。
【关键词】：辅助驾驶 随动控制系统 DSP PID控制 BP神经网络
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题背景及研究的意义9
• 1.2 国内外相关技术发展与研究现状9-12
• 1.2.1 红外辅助驾驶系统发展及应用9-10
• 1.2.2 伺服控制系统发展及应用10-11
• 1.2.3 DSP技术应用与研究现状11-12
• 1.3 论文的内容编排及主要工作12-13
• 第二章 随动式红外辅助驾驶系统的总体方案设计13-24
• 2.1 引言13
• 2.2 随动式红外辅助驾驶系统设计方案13-14
• 2.3 双目眼镜关键元器件选型14-15
• 2.3.1 双目眼镜显示器选型14
• 2.3.2 陀螺组件选型14-15
• 2.4 中央控制盒关键元器件选型15-17
• 2.4.1 微处理器芯片选型15-16
• 2.4.2 CAN收发器的选型16-17
• 2.5 红外转台关键元器件选型17-23
• 2.5.1 伺服控制芯片的选型18-19
• 2.5.2 执行电机的选型19-20
• 2.5.3 位置检测单元的选型20-21
• 2.5.4 功率放大元件的选型21-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 随动控制系统的硬件电路设计24-36
• 3.1 引言24
• 3.2 陀螺组件电路设计24-25
• 3.3 中央控制盒电路设计25-27
• 3.3.1 MCU最小系统设计25
• 3.3.2 CAN收发器电路设计25-26
• 3.3.3 串口通讯电路设计26-27
• 3.4 DSP核心电路设计27-32
• 3.4.1 DSP最小系统27-30
• 3.4.2 电平转换电路30-31
• 3.4.3 通讯电路31-32
• 3.5 位置检测单元电路设计32-33
• 3.6 功率驱动电路设计33-35
• 3.7 本章小结35-36
• 第四章 随动控制策略研究与仿真36-51
• 4.1 引言36
• 4.2 随动系统控制策略36-37
• 4.2.1 控制算法简介36
• 4.2.2 PID控制原理36-37
• 4.3 数字PID控制37-41
• 4.3.1 位置式PID控制算法37-39
• 4.3.2 增量式PID控制算法39-40
• 4.3.3 PID控制参数的整定40-41
• 4.4 神经网络PID控制41-44
• 4.4.1 BP神经网络41
• 4.4.2 基于BP神经网络的PID控制41-44
• 4.5 随动控制系统的仿真模型44-47
• 4.6 仿真与结果分析47-50
• 4.7 本章小结50-51
• 第五章 随动控制系统的软件设计与试验分析51-62
• 5.1 引言51
• 5.2 开发平台CCS介绍51-52
• 5.3 系统软件总体结构52-53
• 5.4 初始化程序设计53-54
• 5.4.1 GPIO配置53-54
• 5.4.2 中断初始化54
• 5.5 串行通信程序设计54-56
• 5.6 CAN通信程序设计56
• 5.7 PWM波生成程序设计56-57
• 5.8 PID控制算法程序设计57-59
• 5.9 系统调试与试验分析59-61
• 5.9.1 系统上电调试试验59-60
• 5.9.2 实车驾驶测试试验60-61
• 5.10 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-66
• 硕士期间论文发表情况66

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本文编号：726282