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《湖北工业大学》 2012年
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汽车自动防撞系统的研究

段斌  
【摘要】:道路交通事故是现代社会的一大公害,与之相关的先进安全技术研究日益受到重视。汽车自动防撞系统是一项基于智能交通系统的先进安全技术,国内外相继开展了相关的研究,但迄今为止在该技术领域还存在许多尚未解决的问题。对汽车自动防撞系统所涉及的相关理论及技术问题进行研究,对于提高道路交通的安全水平,降低交通安全事故发生率,促进智能交通系统在我国的发展及实现具有重要意义。本文以汽车自动防撞系统为研究对象,以车辆动力学及控制理论为基础,对汽车自动防撞系统功能实现所涉及的车辆动力学建模与控制、行车安全距离模型、系统实验平台的开发进行了研究,最后利用MATLAB软件对系统进行了仿真验证。 首先通过对家用轿车结构、性能参数的分析,确定出汽车自动防撞系统的汽车模型的具体参数值。以自动防撞系统所实现的功能为基础,对系统进行了总体设计,并确定了实现系统功能所需的关键技术。作为汽车自动防撞系统功能实现的基础,依据车辆动力学系统特点和执行器结构特点,本文建立了能够反映系统动态特性的汽车自动防撞动力学系统模型,该模型能够模拟车辆运行的复杂过程,并兼顾了模型的准确性和简洁性。通过对驾驶员整个制动过程的分析,建立了能够反映驾驶员操作特点、适合各种路况的车间安全距离模型,并确定了模型参数的取值。安全距离的模型为ds=1.4vc+2.5,通过车上安装的传感器获得自车速度vc,计算后获得实时的前后车辆的安全距离。 以汽车自动防撞动力学系统模型和车间安全距离模型为基础,建立了上,下位分层的控制系统。以最优跟踪理论和自适应模糊PID控制理论为基础设计的汽车自动防撞上位控制器,能够使汽车完成自动巡航控制或使汽车与前方目标间的实际距离动态跟踪按车间安全距离模型计算所得的安全距离;基于模型匹配控制器结构设计的汽车自动防撞控制系统模型匹配鲁棒下位控制器,能够控制车辆动力学系统快速、准确实现期望的加速度,控制效果对于车辆质量变动等不确定因素具有鲁棒性,控制量受外界扰动的影响较小。 最后,对汽车自动防撞系统的各个子系统进行了硬件设计和软件设计,并用MATLAB仿真软件分别对系统自车速度、安全距离控制和自适应PID模糊巡航控制进行仿真验证。从速度和时间仿真图、距离和时间仿真图可以看出,汽车自动防撞系统对自车速度和安全距离的控制具有良好的效果。从巡航控制系统的车速跟随仿真图可以看出,系统的超调量为2%,稳定时间为40s,自适应模糊PID控制方法的控制效果满足控制要求;从车速保持仿真图可以看出,系统受到外界干扰力的情况下,车速的波动范围远小于控制误差0.02,达到预期的控制效果。 本文所设计的汽车自动防撞系统,对于提高车辆的主动安全性,降低交通事故发生率,减小交通事故带来的损害,保障安全行车具有重要意义。
【学位授予单位】:湖北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U463.6;TP391.9

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