主动安全的汽车前照灯自适应控制系统研究

摘要

目前，基于汽车的主动安全领域已经延展出多个研究方向。本篇论文介绍的汽车前照灯自适应系统（Adaptive Front-Lighting System——AFS）是众多汽车主动安全领域中一个重要研究方向。针对目前复杂多变的路况，传统前照灯的照明方式难以满足人们的需求，一些前照灯随动系统难于实时有效辨识，导致系统实时响应速度慢、控制精确度，系统收敛性和稳定性差的问题。论文主要研究了汽车夜间行驶时，车辆在弯道处的前照灯水平调节方式以及车辆在俯仰状态和纵坡状态前照灯垂直方向上的偏转调整规律；建立了相适应的汽车前照灯自适应控制系统（AFS）数学模型，选用了与之相适应的控制策略及其控制方法。 论文开始介绍了汽车前照灯自适应控制系统（AFS）提出的背景，国内外的发展现状以及自适应前照灯的发展趋势。参照国内外相关法律规定和汽车企业制定的系统功能要求，提出了本系统的设计方案和实现目标，详细论述了系统工作的理论基础，建立了前照灯自适应控制系统的数学模型并且进行了系统规律分析。随后阐述了系统前照灯水平偏转和垂直偏转调整的控制方法，其中主要论述了前照灯在水平方向和垂直方向两个维度上偏转的模糊逻辑控制方法，包括确定建立模糊控制器的详细步骤。在论文的第四章中利用MATLAB软件平台中的FUZZY模块设计出本系统核心模块——模糊控制器，随后将模糊控制器导入已经设计完成的Simulink系统仿真模型中，对动态输入信号的跟随特性进行了分析对比。在论文第五章节，对AFS系统的控制算法进一步优化，提出了使用模型预测控制算法（Model Predictive Control——MPC）验证动态输入信号的跟随特性，从模型预测控制的基本原理、模型建立和控制方法三方面做了介绍。使用MATLAB软件平台进行系统仿真，对动态输入信号而言，预测控制算法的响应时间和响应速率上有较大的提升和改善。实现了汽车AFS系统的实时跟随效果和对执行机构的精确控制。验证了本设计方案的可行性。 论文最后，总结了本人现阶段的研究工作,并提出了今后的研究方向和想法，为进一步的研究奠定了基础。

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