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河南科技学院新科学院doc

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  河南科技学院新科学院 2016届本科结业论文(设想) 基于智能节制的自主驾驶汽车系统的研究 学生姓名: 王宁宁 地点院系:新科学院电气工程系 所学专业:电气工程及其主动化 导师姓名: 史增勇 完成时间:2016年4月15日 基于智能节制的自主驾驶汽车系统的研究 摘 要 跟着高新手艺的不竭成长和前进,智能节制的自主驾驶汽车成为当今汽车行业成长的最终标的目的。次要用到计较机手艺、主动节制手艺和人工智能手艺等多种手艺的彼此感化。整个设想不断强调适用性,平安性和舒服性性,具有优良的成长前景。第一章引见了国表里智能驾驶汽车的现状和用到的环节手艺;第二章次要引见了自主驾驶智能节制系统布局和实现节制系统的设想方案;第三章次要研究了纵向节制系统的布局及车速节制的根基道理;第四章次要研究了横向节制系统的布局和转向节制仿真的阐发;第五章是对本文的总结及其对将来智能自主驾驶汽车的瞻望。 环节词:智能节制、纵向节制、横向节制、系统布局、系统设想、自主驾驶 绪论 跟着科技的快速成长,人们对汽车的平安性、快速性、舒服性的要求不竭提高。在此布景下降生了自主驾驶汽车的概念,它包含了计较机手艺、智能节制手艺和消息手艺的使用,同时也要满足情况庇护和资本操纵的要求。或者能够说带着机械外壳并有着汽车机能的挪动机械人。 水面上汽船和空中的交通东西目前都获得了普遍的使用。本文将研究地面上自主驾驶汽车的成长过程,智能车辆成长的最终标的目的是无人驾驶。它包含了自动平安、辅助驾驶和自主驾驶等各个方面,无需驾驶员的操作,操纵计较机和传感器等手艺对汽车进行节制,使它在整个道路情况中可以或许平安行驶。 本章起首引见智能驾驶汽车的发生与成长。它最早发源于国外,更多的用于军事方面。其次,以NavLab系列、VaMoRs-P系列和ARGO系列为例引见在国外成长的环境,与此同时引见国内智能驾驶汽车的情况。再次,以“中国智能车将来挑战赛”和美国国防部高级研究打算局挑战赛来申明智能自主驾驶汽车将成为一种现实。最初阐述智能驾驶汽车用到的环节手艺以及研究自主驾驶汽车的意义和成长趋向。 1 国表里智能自主驾驶汽车的成长 1.1 国外智能自主驾驶汽车的成长 智能自主驾驶汽车的成长最早发源于国外的军事使用范畴。自从20世纪70年代起头,西方发财国度在智能自主驾驶汽车方面的研究取得了一些功效,国外军事地面驾驶汽车共履历了三个阶段。20世纪80年代之前,受限于计较机手艺、图形处置和数据融合的研究,无人驾驶偏重于遥控。20世纪80年代当前,跟着相关手艺的不竭成长,呈现了一些自主挪动平台和半自主挪动平台;虽然一些车辆实现了自主行驶,但导航定位、传感器妨碍识别和计较节制处置器等部件还不敷完美。自20世纪90年代以来,跟着人工智能、机械人节制和计较机节制等高新手艺的逐渐冲破,一些地面自主驾驶汽车参与了实战,激发了列国研究的热情。 智能车的研究不只使用于军事方面,在民用范畴也逐渐成长。有典型的美国“PATH”打算和美国将来作战系统,NavLab-5系列在CMU大学研制成功。美国特地设立了国度机械人研究核心挂靠在卡内基.梅隆大学。成立了特地的团队来攻关AVR自主节制手艺。 进入90年代末,1997年Frog公司初次研发了ParkShuttle系统,如图1-1s所示,可实现全天自主驾驶,可达到3cm定位精度,同时遭到了很高的评价,但因为研究手艺较少,只能固定俩个处所使人机交互不多。 鉴于ParkShuttle系统的成功使用,2001年在荷兰的鹿特丹采用了6辆无人驾驶的Park Shuttle智能车运营,因为是第二代Park Shuttle智能节制系统,不单提高了节制精度并且添加了人机交互功能。乘客也能够在车站对智能自主驾驶汽车进行呼叫。THMR-V是清华大学研制的新一代智能车辆如图1-6所示,经尝试能够实此刻复杂情况下的道路识别、道路跟踪、道路避障等功能,同时能够实现视觉临场时的遥控驾驶。在一般道路和高速公路都能够平安自主行驶。 1.3自主驾驶汽车的环节手艺 国表里科研对自主驾驶汽车研究投入了大量的人力和物力,它不只代表了高新手艺程度,更由于满足了人们对汽车要求的火急需要。作为一个复杂的智能节制系统次要面对一些环节手艺的使用。 情况感知手艺 情况感知像人类的视听觉一样,使用各类传感器获取数据采集消息,并对消息进行阐发及判断。情况感知为汽车供给了妨碍物的具体位置和本车与其他车的距离消息,以及自主驾驶的相对速度,然后通过各类节制系统的阐发共同决策,使无人驾驶汽车实现自定位、避障和路径规划等功能,它是自主驾驶汽车的前提前提和根本。 定位导航手艺 通过传感器的一些消息获得汽车的位置、姿势等消息。定位导航手艺包罗航迹推算手艺、地图婚配定位手艺、惯性导航手艺和视觉定位手艺等,分歧的定位系统有分歧的定位方式,俩种或俩种以上的定位系统能够获得更高的导航机能。 活动节制手艺 无人驾驶汽车的节制分为纵向节制和横向节制。纵向节制能够切确跟从期望车速,横向节制在把持不变的前提下实现路径跟踪。 路径规划手艺 路径规划包罗情况地图和在地图中搜刮可行路径。在必然情况模子的根本上,按照必然机能目标规划起始点和方针点,最终能平安达到方针点的无效路子。 1.4研究自主驾驶汽车的意义及成长趋向 智能驾驶汽车可称为轮式挪动机械人。依托计较机节制系统的智能驾驶仪实现无人驾驶,通过分歧的传感器感知四周的情况妨碍,节制速度和转向,能够实此刻道路上靠得住、平安地行驶。改变了保守的人—车—路闭环系统,提高了交通的效率,同时处理了道路拥堵的问题,也不消担忧驾驶员由于委靡驾驶导致交通变乱的发生。可见自主驾驶汽车是当今汽车行业成长的支流。 为了激发列国研究自主驾驶汽车的热情,鞭策汽车行业的成长,国表里接踵举行了一些自主驾驶汽车的角逐,例如:美国DARPA角逐和中国智能车将来挑战赛;他们配合的特点就是当车辆外行驶的过程中,没有驾驶员在车内。从必然意义上说,实现了真正的自主驾驶。 跟着计较机节制手艺、人工智能、汽车设想手艺等方面的不竭前进与成长,对开展自主驾驶汽车的研究具有严重的意义,具体表此刻以下几个方面: 使汽车工业全体迈上新的台阶,冲破若干手艺难题。 通过先辈手艺的迅猛成长缩小与国际先辈程度之间的不同,提高中国在国际中的地位。 在将来“智能汽车”的研究范畴拥有一席之地,并推进汽车行业和智能运输系统的开辟。 代表着一个国度的计较机手艺、人工智能系统、模式识别等各方面的成长情况,权衡一个国度的科研程度和工业成长的进度,同时也能看出一个国度的经济程度。 在高新手艺迅猛成长的时代,人们遍及认为手艺比人更靠得住,欧洲一些研究表白:驾驶员在碰撞危险的0.5秒前获得“预警”,能够避免60%的的追尾变乱、50%的路面相关变乱以及30%的迎面撞车。该研究还显示:若是用智能自主驾驶取代身驾驶,变乱无望减到零。一个复杂的挪动车收集和现有的智能交通系统供给丰硕的道路消息,使汽车能够愈加自在平安地行驶在复杂的城市道路中,能够大幅度提高公路的通行能力。降低汽车的油耗。 虽然智能自主驾驶汽车还没有完全走进通俗人的糊口,可是分析了主动告急制动、自顺应速度节制等多种辅助驾驶曾经走上了市场,使得半自主驾驶汽车在很多处所第一次变成现实,按照一些相关查询拜访研究,在2020年投入出产第一辆自主驾驶汽车,它的发卖量将从8000辆增加到每年的9500万辆在2035年,占轻型车销量的75%。美国Navigant Research研究机构预测:自主驾驶车辆占汽车总量的比率从2025的4%增加到2030的41%和2035年的75%。该研究机构给出了2035年世界各地自主驾驶汽车的销量预测,北美、西欧和亚太占了绝大一部门,出格是亚太地域占领了世界发卖量的一半。 能够看出,自主驾驶汽车是将来汽车行业成长的必然趋向,中国也将会在这方面的研究耗损大量的人力和物力,在节制、布局、强度、机能、靠得住性和寿命周期各方面都不竭完美提高,成为自主驾驶汽车的发卖大国。 第二章 自主驾驶智能车的系统布局与节制系统设想方案 2.1系统布局 系统布局描述了各个系统的组织部门和每个部门之间的彼此联系,定义了软硬件的组织准绳和集成方式。比力典范的有分层递阶式系统布局、反映式系统布局和二者夹杂式系统布局。 供给总体的协调机制,确定模块的输入与输出;确定系统的节制流和消息流,对汽车进行总体的批示。 2.1.1分层递阶式系统布局 分层递阶式布局是一个串联系统布局,具有优良的规划推理能力,自上而下对使命逐层分化,求解问题的精度也逐层提高,从而顺次完成整个系统的使命。 图2-1 分层递阶式系统布局 将一个智能节制系统分为组织级、协调级和施行级三个部门。各层部门的感化如下: 组织级 由各类智能推算构成,通过对外界情况感知进行判断,操纵相关学问找推算出一个合理的处理问题的方式,向下一级发出离散信号的系统。 协调级 它是毗连在组织级和施行级之间的核心环节,分辨组织级发出的离散信号然后注释给施行级节制器输入。 施行级 作为节制系统的最低层,由各类各样的节制器构成,接管并施行上 一级发出信号给的使命。 目前,分层递阶式系统布局提高节制系统自主性的一种无效路子,但对传感器的要求比力高,传感器在施行过程中具有必然的延时,缺乏矫捷性和适用性。别的,一旦这种一次排序的系统任何一个硬件或软件呈现毛病,城市导致整个系统的瘫痪,靠得住性不高,这种反映功能只要将感知、规划和节制三者慎密连系在一个模块中才能实现。 2.1.2反映式系统布局 反映式系统布局是一种并联式系统布局,它针对分歧方针内部对应的根基行为,构成的分歧反映条理的能力,每个节制层能够顺应完全目生的情况,虽然高条理对低条理会有影响,但低条理有它独立的能力,不必等高条理处置完成,它凸起了“感知—动作”的行为节制。 这种系统布局应具备感知、探测、避障、规划和施行使命等能力。系统具有多个并行节制系统,各类行为通过协调共同感化于驱动安装,产活泼作。很多行为设想成一个简单的小使命,占用的内存很小,能够快速响应,适用性比力强;整个系统能够便利高效的避障,系统的矫捷性也获得了很大的提高,每一层需担任一个行为,每一个行为都要完成一个完整的路径,施行体例能够并行。即便此中一个模块呈现毛病,其他模块仍可一般动作。 反映式系统布局最大的难点就是,需设想一个协调机制来处理节制回路对统一施行器抢夺节制的问题。更主要的是各类行为能够彼此协调。跟着使命复杂程度的添加,预测一个完整的系统布局难度也会加大,这也是反映式系统布局的次要错误谬误。 以上俩种布局都有本身的优错误谬误,分层式系统布局缺乏矫捷性,靠得住性不强,反映式系统布局缺乏较高档级的智能。因而越来越多的专业人士研究夹杂式系统布局,能够将俩中系统布局的长处完满的连系。 2.1.3 RCS智能节制系统布局 RCS系统布局是基于夹杂系统布局的无人平台系统:条理越高处置的问题越复杂,由计较机节点构成的多层多分辩率节制系统布局,根基节点有感知处置、情况建模、价值评估和行为生成。如图2-2 RCS的层内布局: 图2-2 RCS的层内布局 感知处置:感知数据与储蓄学问彼此共同,查验出外界有用的消息。起首从传感器接管输入的数据,然后对数据进行阐发和处置并计较观测到的特征和属性,与内侧模子进行比力。感知模子和内侧处置都能够识别实体场景,他们之间的差别可用于对内部模子的更新。 情况建模:它次要有四大功能:第一,供给了一个对情况现状的最佳反馈,为操作者供给最新的消息,能够制定运转打算。第二,成立一个方针单位、情况等的学问库,随时统计更新通用模子。第三,可用预测感官信号处置设置装备摆设过滤器、模子婚配及递推估算;第四,情况建模能够模仿可能用到的方案成果,模仿成果由价值评估系统筛选出用以施行的最佳方案。 价值评估:感知事务的形态使行为生成的法式分清方针的轻重,它计较那些是主要、哪些不主要、哪些有益、哪些无害等。由估算步履、风险和洽处、评估消息的靠得住性和判断感知到的形态等四部门构成。 行为生成:为了达到方针,生成的节制和打算。通过一个先前的储蓄学问和价值评估功能选择和成长打算,而且与情况建模的消息彼此连系,从而 找出各单位最合适的资本分派方式,最初提出最佳的放置表。行为生成过程通过反馈误差弥补节制行为,优化系统模子和节制法则。 2.2节制系统规划方案 节制与规划是整个系统的焦点,从智能车所出的位置阐发该系统在智能车中功能和感化,然后提出节制系统的方针,按照该方针提出节制系统的规划方案和全体设想框架。 2.2.1节制规划系统的使命和要求 因为城市道路的情况是复杂的,分歧的处所道路特点也分歧,尝试室和高速公路的情况就有很大的区别,因而对节制系统就提出了更高的要求。为了更好的节制智能自主驾驶汽车能够在道路上平安行驶,需要晓得智能车的具体位置,然后调整节制参数,使智能车靠得住快速地行驶。 节制规划系统需完成以下使命: (2.2.2节制规划的全体方案 按照上述节制规划系统的使命和要求,可设想出如图2-3的全体框架: 从节制与规划系统布局图中能够看出由全局路径规划、局部路径规划和底层节制三部门构成。全局路径规划由全局定位和节制机能要求俩个模块形成,来确定智能车辆的具体位置,按照反映的消息确定节制参数和行驶的速度;横向节制和纵向节制形成了系统的局部路径规划,给出具体的节制指令,满足当前的要求;底层节制包罗前轮转向节制和速度节制,按照上级的传送消息、速度号令和前轮转角号令确定具体的转速和转向。 (1)全局路径规划 全局路径规划按照信号灯检测、交通标记检测、减速泊车线和GPS定位系统等确定智能车的具体位置,按照反馈的消息和数据中已无数据库学问相连系。把这些消息发给下一级节制系统。 (2)局部路径规划 局部路径规划包罗横向节制和纵向节制,横向节制按照GPS定位消息,确定智能车的具体位置并确定前转速角。纵向节制连系雷达检测的成果,计较出满足要求平安运转的期望速度。 (3)底层路径规划 底层节制由前轮转向节制和速度节制俩个独立系统构成,是施行机构,按照局部路径发出的指令,通过计较机算法对驱动机进行具体的速度节制和确定具体的转向角。 三个规划设想条理都是独立运转的,他们之间彼此联系构成了一个无机全体又别离独立感化。规划系统情况感知和内部节制系统通过总线的体例实现,有CAN总线和以太俩种体例。采用CAN总线对上层规划和底层路径之间的毗连进行节制,而全局路径规划和局部路径规划采用计较机节制系统实现,计较机系统次要有靠得住的以太网进行数据互换。 2.3智能节制的特点 跟着计较机手艺和人工智能手艺的成长,智能节制把主动节制、人工智能、消息论和系统论、计较机节制等多种学科慎密连系起来,成立一种适合复杂系统的节制手艺。智能节制是主动节制手艺的新成长阶段,智能自主驾驶汽车的研究是智能节制手艺成长的产品。智能节制具有以下特点: (1)具有足够的关于人的节制策略、被控对象及情况的相关学问以及使用这些学问的能力。 (2)具有本人进修、本人调理、本人顺应的能力,达到总系统统的最优节制。 (3)具有自判断、自恢复和自弥补的能力,可在复杂的情况下主动地完成人机交互的使命。 本文研究的自主驾驶汽车即智能节制的被控对象同时具有不确定性、非线性和时变的复杂性,因而需要充实操纵智能节制的特点使节制系统获得很好的使用。 第三章 自主驾驶汽车活动的纵向节制 3.1纵向节制概述 纵向节制通过对油门和制动的协调,实现对期望车速的切确跟从。油门和制动的分析节制实现对预定速度的跟踪。自主驾驶汽车系统由交换驱动电机、测速传感器和消息采集数据卡等构成。按照学问库中的法则和计较机节制推导出具体的车速。纵向节制系统布局如图3-1 图3-1纵向节制系统布局 系统节制过程中,主控单位为上空机,设定的期望车速通过消息数据卡PCI812感化到科蒂斯伺服驱动器上,然后传到速度交换电机,最初霍尔速度检测传感器对消息进行处置后再传给工控机,对比期望速度当前的电压、电流和道路情况消息等,来确按期望速度,使汽车能够平安靠得住行驶。 3.2纵向节制单位的硬件布局 3.2.1 交换异步电动机 (1)直流有刷电动机 直流有刷电动机在晚期社会中普遍使用,内部布局简单,手艺成熟期较早,但它有较大的错误谬误就是机械转向机构不敷矫捷,在潮湿的空气,尘埃较多的情况中容易发生电火花,严峻影响系统的一般工作,以至有时发犯错误的指令,导致系统变态。跟着手艺的不竭成长,直流有刷电动机也逐步被裁减。 (2)直流无刷电动机 无刷电动机以电子转向代替了机械转向,降服了有刷电动机发生小火花的一些错误谬误,效率高,乐音小,实现了靠得住平安的低速运转,但高速运转过程中,还会有一些问题,利用寿命不长,成本较高。目前,直流无刷电动机逐步遭到业内人士的普遍关心,次要研究它的转子的换向和节制。 (3)交换感应电动机 交换感应电动机成本较低,机能优良,但在电动机轻载时运转功率因数滞后。逆叛变制器变的复杂,当大型电动机运转时,需要更多的晶体管,耗损大量的电能。节制软件也比力复杂,提高了成本,所以手艺需进一步提高。 (4)交换异步电动机 交换异步电动机被使用在糊口的各个范畴,布局简单,有优良的机能,价钱廉价,维护便利等长处。 3.2.2伺服驱动器 交换电动机由48v的蓄电池电源供电,然后再把直流电转换为交换电供电动机利用。能够通过调整电源的大小来改变电动机的转速,如图3-2柯蒂斯1234交换伺服驱动器可实现其功能: 图3-2柯蒂斯1234交换伺服驱动器 它能够通过柯蒂斯运算法例和矢量节制手艺包管节制器的最佳效率,不需其他安装,内部闭环速度也包管了最优机能。编制参数使制动机能达到最佳,对液压变化反映也比力活络。 3.2.3 速度反馈安装 速度反馈安装次要有开关性霍尔传感器和线性霍尔传感器。能够肆意丈量传感器的电压和电流波形、精度高、线性度好,带宽好等长处。速度反馈获取的消息次要用了速度标的目的传感器,如下图3-3 图3-3速度检测传感器 电动机遇由于间隙的变化输出方波消息,然后通过一些计较得出车辆的速度,长距离时能量降低会导致波形畸变,当信号进入计数器时对波形进行整形、放大能够切确丈量当前的速度。 3.3自主驾驶汽车的车速节制 3.3.1恍惚分档制动节制根基道理 恍惚分档不间接用于驱动制动踏板,将节制按必然法则分为u1,u2,u3……,un(N=1)行程档。为了削减踏板的动作,分档应尽量少。当制动踏板达到某一行程档后,不变时间能够耽误,包管行驶的平稳性。恍惚节制的根基道理框图如图3-4所示: 如图3-4恍惚节制的根基道理框图 恍惚节制器是恍惚系统的焦点部门,.3.2恍惚节制法则推理 (1)确定恍惚变量的附属度 恍惚节制法则表是通过离线恍惚推理计较获得的,设恍惚节制器经恍惚量化后的输入变量fe,fec以及恍惚节制变量fu的论域别离为FE,FEC和FU,恍惚言语变量调集别离为T(fe),T(fec)和T(fu),恍惚言语变量值有NB(负大),NM(负中),NS(负小),ZE(零),PS(正小),PM(正中)和PB(正大),且有: FE,FEC,FU={-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6} T(fe),T(fec)={NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB} T(fu)={NM,NS,ZE,PS,PM} 各恍惚言语变量值得附属度函数见表3.1: 表3.1 e 、ec、u的赋值表 (2)恍惚节制法则 按照人工驾驶制动经验和多次制动尝试成果,制定了表3.2的恍惚节制法则,NM和NS在表中代表制动,ZE代表不动作,PS和PM没有现实的意义。制定节制量只是为了作为制动和油门节制的判据。考虑到油门踏板完全抓紧,自主驾驶能够依托阻力减速,在制定节制法则时,不需进行制动节制。 表3.2 制动节制恍惚节制法则 3.3.2恍惚PID节制仿线)阶跃信号仿真阐发 恍惚PID阶跃尝试履历了从大开度到小开度再从小开度到大开度如图3-5的动态过程: 图3-5恍惚PID节制阶跃响应曲线 恍惚PID节制器通过将反映时间、延迟时间、最大超调量三个参数恍惚后,使节制器的结果更好,可以或许使自主驾驶汽车的油门节制达到最高程度,长时间利用也能连结优良的机能。 (2)线性追逐响应仿真阐发 恍惚PID节制的线性跟踪追逐曲线恍惚PID节制线性随动跟踪响应曲线 由图能够看出,恍惚PID线性随动跟踪曲线和跟定方针的曲线吻合度比力高,具有优良的跟踪机能,但仍然具有较小的延迟和超调量。和PID节制策略比拟,恍惚PID节制策略精度更高,节制结果更好。 (3)正弦追逐响应仿真阐发 用恍惚PID节制策略系统的正弦随动跟踪响应曲线恍惚PID节制正弦随动跟踪响应曲线 按照图中正弦随动曲线能够看出。各项机能都能满足节气门工作时的要求,而且可以或许快速达到预期的开度,和方针曲线能够更好地吻合,可以或许使系统具有优良的动态机能,超调量也比力小,所以节气门对踏板的转角有很好的随动跟踪的结果。 第四章 自主驾驶汽车活动的横向节制 4.1横向节制概述 自主驾驶汽车活动的横向节制次要研究车辆的转向,节制智能车的前轮转向角,使其按照要求转向。设想节制算法,按照给定的路径进行精确的跟踪,包管车辆能够平安靠得住的行驶。横向节制系统布局如图4-1所示 图4-1 横向系统节制布局 在系统节制过程中,上位机作为主控单位,接管GPS当前消息和给定路径消息,传给工控机,然后感化到转向节制器判断转向,然后施行电机发出车辆前行的信号,通过车轮转角检测,通过比力当前航向和给定航向,操纵俩者的差值,通过必然的节制算法生成指令信号,指令信号再通过驱动转向机确定转向,从而实现路径跟踪。 4.1.1横向节制应使车辆具有以下特点 (1)精确性:采用内环为转角误差和外环为航向误差的双闭环节制系统,包管车辆转向的精确性。起首应成立活动模子,按照模子对车辆转向进行阐发,预测输入与输出的特征,然后按照前轮转角再确定转向节制,从而使车辆进行切确的跟踪,平安靠得住地行驶。 (2)顺应性:车辆行驶过程中道路情况比力复杂,气候也幻化无常,当情况改变是时,车辆应连结分歧的模式,所以设想系统时必需具有很强的顺应能力,使车辆在任何不确定的情况下都可精确平安行驶。 (3)平稳性:车辆会遭到其他车辆及外界情况的影响,系统应具备较强的抗干扰能力,使车辆具有必然的阻力,可以或许敏捷的把瞬态变换到稳态的过程,使车辆能够平稳地行驶。 4.2横向节制单位的硬件布局 4.2.1GPS模块 GPS定位系统普遍使用在全球范畴内,能够对汽车的位置、速度进行切确的定位。它是基于卫星的无线导航系统,地球站、卫星及用户设备是GPS定位系统的主要构成部门,地球站收集卫星消息颠末加工处剃头出的导航信号,通过卫星发给用户设备。卫星既能够转发地球站的导航信号也能够接管节制指令,向地球站发出遥控数据。 它具有以下长处: 手艺比力高 定位精度比力精确 抗干扰能力比力强,保密性比力好 定位速度很是快 定位时间长,范畴广,全球全天进行定位 4.2.2系统主节制器 自主驾驶汽车外行驶过程中,道路情况比力复杂,有良多的不确定性,需要主节制器具有较强的抗干扰能力,后来发觉工业计较机节制受情况的影响较小,所以采用研化一体化工控机作为系统的主控机。通过数据采集卡,汽车的位相信息、系统消息等发送给工作站,工作站对数据消息进行判断处置后,把信号通过节制板传给施行机构。 研化一体化工控机配备Intel E5300 CPU高机能处置器,有大容量的DDR2内存,还有500GB的硬盘,采用了一体化的主机系统。同时还有多个扩展槽的功能,能够满足更多用户的需要。 4.2.3伺服转向系 伺服转向系可以或许切确的复现该系统的某个过程,是跟从系统。能够实现远距离的驱动、驱动能力比力强,用一个小的信号就能够节制成千上百个负载,同时能够节制输出的机械位移,切确地跟从电信号,切确度和跟从性都很好。 伺服转向系是伺服系统的主要构成部门,人们越来越关心自主驾驶汽车的快速性、不变性和高精确性。因而,若何设想较高切确的转向显得非分特别主要,自动力伺服驱动转向、转向角齿轮改变机构,减速安装,伺服驱动器节制伺服电机的一种节制器。 4.3转向节制尝试及阐发 为了确定分歧的P值,做了分歧的尝试,使汽车连结匀速行驶,同时采集前轮的转角,在整个动态尝试中,看起曲线若何变化,转向系统在分歧Kp值下响应曲线所示: 由图可知Kp=1,2,3时,系统的响应不太抱负。当KP=4时,速度响应曲线比力好,所以转向自主智能汽车节制系统应选择Kp=4,如许才能更好的满足节制的一些要求。 总结与瞻望 智能自主驾驶汽车曾经成为当今社会成长的一种趋向。它会带动计较机节制、人工智能和消息手艺等多种新型行业的成长,不只手艺先辈,同时也能满足人们的需要和处理交通拥堵、情况庇护和节约资本等一系列的问题。本文通过对国表里自主驾驶汽车的研究现状、使用到的环节手艺、节制系统的设想方案及横向、纵向系统布局进行了具体的阐发。本章将对本文作一下总结和对将来智能自主驾驶汽车的研究进行瞻望。 5.1本文总结 自主驾驶汽车的研究是为领会决交通拥堵和交通变乱等一些问题,针对这些问题本文提出了节制系统的全体方案。其次系统节制的焦点是横向节制系统和纵向节制系统,连系车辆本身的特点,能实现转向和速度的合理节制,使汽车能够靠得住、快速、平安行驶。 从国表里册本、报刊等大量收集了相关智能自主驾驶汽车研究的环节手艺。在一些范畴曾经取得了一些研究功效,而且阐发了国表里自主驾驶汽车的现状及成长。 系统布局描述了各个系统之间的的彼此感化,定义了软硬件的组织准绳,本文别离对分层式系统布局、反映式系统布局和RCS智能节制系统布局进行了具体的阐发;同时按照自主驾驶汽车的要求,规划了系统设想方案,按照需求系统设想方案有全局路径规划、局部路径规划和底层路径规划这三部门通过总线的彼此共同形成了系统的框架,最初还阐述了智能节制和被控汽车的特点。 纵向节制为了实现对期望车速的切确跟从,油门和制动的分析节制是不成或缺的部门,对纵向节制的一些硬件布局进行了具体的引见,同时阐发了速度节制根基的根基道理和恍惚法则的推导,最初还对恍惚PID节制仿真进行了阐发有阶跃信号仿真阐发、线性追逐响应仿真阐发和正弦追逐响应仿真阐发。 横向节制次要研究车辆的转向,设想节制算法对其前轮转向角进行具体的节制。有GPS模块、系统主节制器和伺服转向系等硬件布局。最初对转向节制尝试进行了阐发,确定具体的Kp值,满足智能自主驾驶汽车的研究。 5.2 对进一步研究的瞻望 自主驾驶汽车的研究融合了人工智能手艺、计较机节制手艺、机械制造手艺、电子消息手艺和定位导航等良多的学科,从本文的研究能够看出虽然在一些范畴的研究取得了功效。但仍然有良多问题需要进一步深切研究处理: (1) 对于外界情况的不确定性,在进行纵向节制和横向节制的阐发中没有考虑到情况变化带来的影响。接下来应尽可能多的考虑外界情况的影响,使研究的成果更有说服力。 进一步研究横向节制和纵向节制时,成立更多的学问库,使自主驾驶汽车手艺能获得提高。 (2)对于情况道路的复杂性,进一步研究时也应更多的考虑前方妨碍及道路消息,进一步完美系统的设想。 (3)在GPS定位时招考虑信号被盖住的环境,这时不克不及接管卫星信号,需要用其他方式切确定位来包管汽车靠得住行驶。 (4)跟着节制手艺的不竭成长与前进,应采用更先辈的智能手艺对智能汽车节制,提高节制的精度和行驶的靠得住性。 参考文献 [1] 吴秀清, 周菏琴. 微型计较机道理与接口手艺. 北京: 中国科学手艺大学出书社. 2003 [2] 童诗白, 华成英. 模仿电子手艺根本. 北京: 高档教育出书社. 2000 [3] 于海生等. 微型计较机节制手艺. 北京: 清华大学出书社, 2005 [4] 杨明.无人主动驾驶车辆研究综述与瞻望,TP242. 6 [5] 乔维高,徐学进.无人驾驶汽车的成长示状及标的目的[J上海汽车2007.07 [6] 陈丁跃.现代汽车节制及其智能化.西安交通大学出书社.p156-192 [7] 吴绍斌,陈慧岩. 军用地面无人车辆的成长.[j].车辆与动力手艺,2002 [8] 张毅,罗元,郑太雄等. 挪动机械人手艺及其使用 [M]. 北京:电子工业出书社,2007. [9] 蔡自兴. 智能节制根本与使用 [M]. 北京:国防工业出书社,1998. [10] 王得平,郭孔辉.车辆动力学不变性节制的理论研究[j] .汽车工程,2000, [11] 秦双,刘静华,温文彪等.自主虚拟人智能驾驶行为模子的研究及实现[j].北京航天航空大学学报,2003. [12] 廖三平.驾驶模仿器自顺应滤波算法中节制参数的优化研究[j].机械与电子,2003,6(6):63—66 [13] 田新民.客车驾驶员驾驶适宜性的动态模仿驾驶测试[j].公路交通科技,2000,12(5). [14] 程秀生,曹明,金风阁等.微机及时节制与计较机成像手艺在汽车驾驶模仿系统中的使用[j].中国公路学报,1998. [15] 廖晓昕. 动力系统的不变性理论和使用. 北京:国防工业出书社,2000. [16] 朱茵,王军利,周彤梅.智能交通系统导论 [M]. 北京:中国人民公安大学出书社,2007:1-6. [17] 徐科军,传感器与检测手艺 [M].电子工业出书社(第二版),2008.2. [18] 王凌.智能优化算法及其使用[M]. 北京:清华大学出书社,2001. [19] 修春波,刘向东,张宇河.一种用于求解TSP问题的混沌优化算法[j].计较机工程与使用,2004,40(10):20-21. [20] 肖南峰.智能机械人 [M].广州:华南理工大学出书社.2008. [21] 闫普通,张长水.人工神经收集与模仿进化计较.北京:清华大学出书社,2005. [22] 王建平.多条理多阶段汽车智能节制与识别方式及其使用的研究.合肥:合肥工业大学博士学位论文,2007. [23] 操龙兵,戴汝为.开放复杂智能系统:根本、概念、阐发、设想与实施、北京:人民邮政出书社,2008. 称谢 本文的成功完成起首感激史增勇教员的悉心指点,在论文完成的过程中教员给了良多的贵重看法,教员不只在用他广博的学问对我进行专业的指点,同时也让我学会了勇于摸索、敢于质疑的进修立场以及对糊口积极乐观的心态。出格感激史教员对我论文研究的细心教导,也让我学会了良多做人的事理,在我当前的糊口中也将影响深远。 伴跟着论文的完成,也将意味着我的大学四年糊口即将竣事,感激这几年来教员、同窗和室友在进修中、糊口中给的良多协助,贾孟凡严谨的思维体例,张垚鑫吃苦当真勤奋的进修立场,陈心蕊伶俐睿智,有很强的回忆力,王文邦矫捷思虑问题的体例,焦磊明的滑稽诙谐等都给我留下了深刻的印象。相信在分开学校当前,在工作中我会愈加的勤奋,积极乐观的面临糊口。感谢大师! of the enemys attack. Troops, and troops were scattered, Qian Kangmin, Commander, Deputy Commander Ding Bingcheng and others heroic martyrdom. Turk foreign resistance members for the evacuation. Since then, Wujiang County Government District long Zhang Pinquan was killed by the Japanese. CPC jindapeng, Xiao Xin was trying to recommend thinking of the enemys attack. Troops, and troops were scattered, Qian Kangmin, Commander, Deputy Commander Ding Bingcheng and others heroic martyrdom. Turk foreign resistance members for the evacuation. Since then, Wujiang County Government District long Zhang Pinquan was killed by the Japanese. CPC jindapeng, Xiao Xin was trying to recommend thinking of the enemys attack. Troops, and troops were scattered, Qian Kangmin, Commander, Deputy Commander Ding Bingcheng and others heroic martyrdom. Turk foreign resistance members for the evacuation. Since then, Wujiang County Government District long Zhang Pinquan was killed by the Japanese. CPC jindapeng, Xiao Xin was trying to recommend thinking

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