本文關鍵詞：礦用無軌膠輪車無人駕駛系統(tǒng)研究

  更多相關文章： 無人駕駛 傳感器 電機 模糊控制 模糊自適應PID控制

【摘要】：近年來,隨著科學技術的迅速發(fā)展,無人駕駛車輛已成為當今汽車領域研究的新熱點,是未來汽車工業(yè)發(fā)展的主流方向。無人駕駛系統(tǒng)是集導航定位、環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、行為決策控制等多種技術于一體的綜合系統(tǒng)。早在二十世紀五十年代,國外就開始無人駕駛車輛的研制,而現(xiàn)今世界無人駕駛車輛主要的研究方向是在高速公路環(huán)境和城市道路環(huán)境下的無人駕駛車輛的研制,而針對于特殊環(huán)境下的無人駕駛車輛至今少有人提及。礦用無軌膠輪車作為煤礦井下輔助運輸?shù)闹匾M成部分,是制約煤炭開采量及生產效率的瓶頸。礦井輔助運輸?shù)墓ぷ鳝h(huán)境較為惡劣,屬于高危環(huán)境,如何實現(xiàn)其無人駕駛,對于減少財產損失及人員傷亡率,降低運輸成本,提高采礦工作效率,具有重大的應用前景和戰(zhàn)略價值。本文所研究的礦用無軌膠輪車無人駕駛系統(tǒng)是針對地下巷道這一特殊環(huán)境進行的研究分析。對現(xiàn)有無軌膠輪車進行機械結構的改造設計,涉及到轉向機構、踏板機構和換擋機構三部分,使用電機來取代人為操作,實現(xiàn)無人駕駛的行為操作。由于井下工作環(huán)境惡劣,難以使用GPS對車輛位置進行定位,視覺傳感器避障方案也難以實現(xiàn),因此本文采用超聲波傳感器和激光雷達傳感器實現(xiàn)對道路環(huán)境信息的檢測,采用霍爾傳感器測量車輛行駛速度,位置傳感器檢測換擋手柄位置信息,以51單片機作為控制系統(tǒng)的主控單元,實現(xiàn)對無軌膠輪車無人駕駛系統(tǒng)行駛操作的控制。最后根據模糊控制和模糊自適應PID控制理論,使用MATLAB軟件建立模糊控制和模糊自適應PID控制仿真模型,實現(xiàn)對轉向電機的控制,結果表明本次設計能夠實現(xiàn)車輛的快速平穩(wěn)轉向,滿足無人駕駛車輛的行駛要求。
【關鍵詞】：無人駕駛 傳感器 電機 模糊控制 模糊自適應PID控制
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD525
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 課題研究背景及意義7-8
• 1.1.1 課題研究背景7-8
• 1.1.2 課題研究意義8
• 1.2 國內外無人駕駛車輛發(fā)展概況及發(fā)展趨勢8-12
• 1.2.1 國外無人駕駛車輛發(fā)展概況8-10
• 1.2.2 國內無人駕駛車輛發(fā)展概況10-11
• 1.2.3 無人駕駛車輛發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 無人駕駛車輛關鍵技術12-13
• 1.4 課題研究內容安排及主要創(chuàng)新點13-15
• 1.4.1 課題研究內容安排13-14
• 1.4.2 課題研究主要創(chuàng)新點14-15
• 2 礦用無軌膠輪車機械結構改造設計15-21
• 2.1 踏板機械結構的改造設計15-16
• 2.2 轉向機械結構改造設計16-17
• 2.3 換擋機械機構改造設計17-18
• 2.4 改造機械結構的執(zhí)行機構選取18-20
• 2.4.1 電機的選取18-20
• 2.4.2 減速器20
• 2.4.3 拉繩以及繞線卷筒20
• 2.5 本章小結20-21
• 3 礦用無軌膠輪車無人駕駛控制系統(tǒng)設計21-45
• 3.1 控制系統(tǒng)總體設計21-22
• 3.2 控制系統(tǒng)硬件設計22-32
• 3.2.1 主控單元的設計22-23
• 3.2.2 避障傳感器的選擇及硬件電路設計23-27
• 3.2.3 測速傳感器的選擇及硬件電路設計27-29
• 3.2.4 位置傳感器的選擇及硬件電路設計29
• 3.2.5 電機驅動選擇及硬件電路設計29-31
• 3.2.6 傳感器的安裝31-32
• 3.3 控制系統(tǒng)軟件設計32-44
• 3.3.1 啟動控制流程圖33-35
• 3.3.2 停車控制流程圖35
• 3.3.3 轉向控制流程圖35-37
• 3.3.4 緊急制動控制流程圖37
• 3.3.5 自動換擋控制流程圖37-44
• 3.4 本章小結44-45
• 4 無軌膠輪車自主避障模糊控制器設計45-51
• 4.1 模糊控制簡介45-46
• 4.2 模糊控制原理46
• 4.3 模糊控制器的設計46-50
• 4.3.1 輸入量輸出量的模糊化47
• 4.3.2 隸屬度函數(shù)選取47-48
• 4.3.3 模糊控制規(guī)則48-49
• 4.3.4 輸出解模糊化49-50
• 4.4 本章小結50-51
• 5 轉向電機的模糊自適應PID控制器設計及仿真51-60
• 5.1 PID控制算法51-52
• 5.2 模糊自適應PID控制52-53
• 5.3 模糊自適應PID控制的具體實現(xiàn)53-55
• 5.4 基于模糊自適應PID控制器的Simulink建模55-57
• 5.5 仿真結果和分析57-59
• 5.6 本章小結59-60
• 6 結論60-62
• 6.1 總結60
• 6.2 展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-66
• 附錄66-80

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本文編號：823374