无人驾驶智能车制动控制系统研究

摘要

随着汽车技术的快速发展,车辆控制技术得到长足的进步。运用计算机技术实现汽车智能化成为当今汽车技术发展的重要方向。近年来,国内外的研究机构和企业对无人驾驶智能汽车开展了一系列研究。无人驾驶智能车通过传感器感知周围环境,经过主控计算机分析、计算得出路径规划,最后通过控制转向及速度最终实现自主驾驶。智能车的控制系统分为上层规划系统与底层控制系统,上层规划系统主要完成收集信息、分析规划、发送指令等任务,而底层控制系统则是直接实现对车辆的控制。制动系统作为底层控制系统的一部分,与无人驾驶汽车的安全运行息息相关,因此,设计高稳定性、高可靠性的制动控制系统并对其特性展开研究成为智能汽车研发的重要环节。
　　本文是对无人驾驶智能车底层控制系统中制动系统的研究,首先对于具体方案的选择上,选择通过机械机构控制踏板机构实现对车辆制动的控制,依据该思路,设计了一套以无刷直流电机为动力的执行机构。接着,围绕着制动系统与无刷直流电机提出主缸压力与电机电流双闭环控制理论,依据电机工作原理、控制原理与闭环系统设计,选择了性能优良的电机控制器件与系统反馈器件。然后,设计了以数字处理器为核心、电机为动力输出的制动控制系统,针对控制系统设计硬件和软件,实现通过对电机的控制达到对制动主缸压力控制的目的。最后,建立执行机构数学模型,分析制动系统数学模型非线性性,简化制动系统数学模型,为仿真分析做出准备。利用MATLAB/Simulink对其进行阶跃响应仿真以模拟紧急制动工况,进行斜坡响应仿真以模拟轻微制动工况,仿真结果一致表明该制动控制系统能够满足无人驾驶智能汽车的制动要求。
　　本文对无人驾驶汽车的制动系统的成功开发提出一些阶段性的经验总结,该研究为汽车主动安全、汽车智能制动控制和汽车辅助驾驶等技术领域提供了一些有益尝试,有助于减轻和缓解驾驶员身心疲劳。

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第一章 绪论

1.1 智能车的研究背景及意义

1.2 智能车国内外研究现状

1.4 智能车制动控制系统设计方案的研究现状

1.5 本文主要研究内容

第二章 智能车制动控制系统设计

2.1 执行机构设计

2.2 智能车制动双闭环控制系统

2.3 控制算法

2.4 无刷直流电机

2.5 电机控制原理

2.6 制动控制系统器件的选择

2.7 本章小结

第三章 基于DSP的智能车制动控制系统硬件和软件设计

3.1 控制系统的硬件设计

3.2 软件设计

3.3 本章小结

第四章 制动控制系统数学模型建立

4.1 执行机构数学模型

4.2 制动系统模型建立

4.3 PID参数整定

4.4 本章小结

第五章 制动控制系统建模和仿真

5.1 压力控制模块

5.2 参考电流模块

5.3 电流控制器模块

5.4 逆变器模块

5.5 无刷直流电机本体模块

5.6 执行机构模块

5.7 制动系统模块

5.8 制动控制系统总体模型

5.9 两种制动工况仿真结果

5.10 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间的学术成果

致谢