基于模糊控制的车辆自动驾驶前车跟随控制方法研究

为了实现车辆的前车纵向跟随功能,提出了一种基于模糊控制的车辆跟随控制方法。在该控制方法下,智能控制系统通过车载传感器所获取的前车速度与位置信息,使车辆达到期望的跟随状态。基于Matlab/Simulink的联合仿真结果表明在前车加减速等行驶工况下,该控制方法可控制智能车辆对前车进行良好的跟随,同时保持安全的行车间距。     

基于汽车自动检测障碍的研究——自动刹车系统

为了有效地避免汽车在驾驶过程中极易出现的追尾事故的问题,我们提出了新式自动刹车系统的设计方案。该系统的硬件部分主要由主体车架部分、距离传感测量部分、刹车及避障部分和人机通信部分组成,利用Protel绘制电路板。软件部分采用Keil编程进行电路仿真。其中,主体车架部分主要是用来模拟实际行驶中的车辆,为整个刹车系统提供平台;距离传感测量部分主要是利用超声波测距原理来测定当前车辆与前车或障碍物的距离;刹车及避障部分利用舵机实现了刹车功能和转向避障功能;人机通信部分实现了用户与自动刹车系统的交流沟通,用户可以更方便地操控系统,系统也及时将其距离数据、工作状态告知用户。测试分析得出,该系统不仅有效利用了传感测距原理,而且使整个刹车过程变得更加精确、智能,从而提高了汽车的行驶安全性。     

救援运载车自主制动控制研究

针对煤矿救援运载车存在自动化制动技术应用范围较窄、智能化控制效果较差等问题,采用模糊控制的方法,以模糊控制理论为基础,通过对运载车自主制动模糊控制器设计,采用MATLAB/Simulink软件,建立了基于模糊算法的智能制动控制仿真模型,开展了障碍物在行驶轨道上和在行驶轨道侧边的仿真分析。仿真结果表明:当障碍物在行驶轨道上和在轨道侧边时,该模糊控制系统能对运载车与障碍物距离进行准确判断并控制,达到降低整车行驶速度并制动的目的。这个结果验证了该主动制动模糊控制器设计的合理性。     

城市工况汽车智能巡航控制与仿真

为改善或提高汽车行驶安全性及驾驭汽车的轻松舒适性,提出了基于城市工况的汽车智能巡航控制方法,建立了汽车纵向系统动力学模型。以巡航车与前车的理想安全距离与实际相对距离差及两车的相对速度差作为巡航控制变量,设计了智能巡航模糊逻辑控制器,实现了巡航车辆节气门开度与制动踏板行程的自动调节。利用MATLAB/Simulink建立了智能巡航仿真模块,并以城市工况下低速智能跟随工况为例进行了仿真。结果表明:该方法有效地实现了巡航车智能跟随前方车辆,并保证两车的安全行驶车距。     

“车后障碍物测距仪”技术转让

该产品主要用于防止车辆倒车事故以及车辆低速行驶(特别是夜间和雾中行车)防盗报警。它具有操作简便,测距准确,可数字显示3米内车后障碍物的距离和方位(左中、右),当物距≤1米时并伴有报警声等优点。这种基于脉冲测距雷达原理设计的高科技电子产品尚可用于其他领域,例如液位测定,散装物料贮量测定,吊车防撞及起重     

一种基于电磁控制的车辆状态稳定机制设计

为了解决车辆操控系统在运行过程中遇到失控状态时,驾驶员人为反应不及时,或者操作失误而无法有效控制车辆导致交通事故的问题,本文提出了一种基于电磁原理的全新车辆自动控制系统。首先,该系统利用陀螺仪与红外传感器对车辆运动状态,与前车的距离以及相对速度的监测,并对监测到的数据进行实时分析和评估;其次,当系统判断车辆为危险时便启动车载的电磁稳定系统,与设置在道路地面下的金属网发生相互作用,从而实现减速、控制方向和稳定的作用。该机制可实现动态控制车辆运行,根据实际情况自动调整车辆的运行模式,提高了车辆行驶安全性。     

基于激光测距的自动防撞系统方案设计

利用Matlab/Simulink软件对汽车仿真系统进行建模,模拟当汽车行驶过程中遇到障碍物情况下,驾驶员未及时采取防御措施时,对汽车的自动防撞系统进行仿真,给出了系统的工作过程中行车与障碍物的距离与行车速度的仿真图形。结果表明：该系统对降低汽车碰撞发生率与碰撞造成的交通损失具有理论可行性。     

帕累托耦合遗传算法对车辆振动模型优化与动力学仿真

为研究车辆行驶产生振动严重问题,提高车辆座椅的舒适性,构造了5自由度车辆振动模型,推导出车辆行驶运动控制微分方程,采用帕累托耦合遗传算法对5自由度车辆振动模型的五目标函数进行优化.优化对象包括前轮速度、后轮速度、簧载质量和前轮的相对位移、簧载质量和后轮的相对位移及车辆座椅垂直方向加速度.在五目标函数优化处理后,找出最佳运动学仿真优化值,通过Matlab/Simulation软件进行动力学仿真,与其他优化方法进行对比.仿真结果显示,在同等条件下,帕累托耦合遗传算法优化后的车辆经过地面凸起障碍物时,车辆座椅垂直方向产生加速度峰值降低了50%,车辆抖动次数较少.帕累托耦合遗传算法对车辆振动模型优化后,车辆行驶过障碍物相对平稳,改善了车辆座椅在行驶过程中的舒适性.     

机动车辅助驾驶系统

盲区自动识别是为避免因货车转弯内轮差引起交通事故发生的重要应用,超声波测距装置因其能为驾驶员提供车辆与障碍物之间距离信息,在智能交通系统中起广泛作用。本文通过运用数学模型的方法,对货车前后轮行驶轨迹进行分析,通过与路缘石形成的封闭面积之差,计算出转弯时货车内轮差造成的盲区面积。同时将超声波测距模块、语音播报模块、液晶显示模块多样化结合,制作超声波盲区检测装置,实现货车转弯时对附近障碍物进行超声波测距,通过语音播报提醒驾驶员周围障碍物距离。避免盲区内存在行人或非机动车而造成安全事故。     

车辆驾驶员辅助系统中基于运动模型的前车最优跟随控制

为解决驾驶员辅助系统在前车跟随控制中车距与车速误差不易同步收敛的问题,建立考虑主车对期望加速度动态响应的主车与前车运动模型,以对前车跟随控制提供模型参考。基于主车实际运动与理想前车跟随行驶间的偏差建立前车跟随误差模型,并用线性二次型调节器求解最优期望加速度控制序列,以作为前车跟随控制中主车运动参数控制的输出。为考虑在实车控制中车辆及环境参数发生变化的可能,在前车跟随误差模型中引入车距与车速误差累积项以使线性二次型调节器具有积分控制功能,以在实际车辆与理想模型发生偏差时仍可进行有效控制。仿真对比及实车试验证明,基于运动模型的前车跟随控制可使主车车距与车速误差同步收敛并有效减少主车达到稳态前车跟随行驶的时间,同时易于在实车控制中展开应用。     

基于超声波的汽车防撞报警系统的设计

根据超声波测量距离系统,给出了汽车测距防撞报警系统的设计。该系统能在汽车行驶以及倒车过程中自动的检测出汽车与最近障碍物之间的距离（或行进中车与车的距离）并通过LED显示出来,当到达极限距离时,系统能发出声光报警,进而提醒司机以防撞车。试验研究结果表明,该系统具有一定的实用价值,以及广阔的推广应用前景。     

基于鱼群逃逸仿生学的智能车队安全行驶模型研究

为了提高智能车队的行驶效率和安全性,运用鱼群逃逸仿生学研究智能车队在二维环境下的安全行驶模型。通过对鱼群逃避危险时协同一致性研究,建立车辆的行为规则,基于安全距离理论确定了车辆不同行为规则的边界条件;在车队运动过程中,考虑相邻车辆的速度差、安全距离与安全距离差等因素,建立二维车队避撞模型,计算分配给各跟随车辆的期望加速度,并根据车辆不同行为规则建立车辆的行驶航向角模型,从而达到车队在横向与纵向上安全行驶与避撞的目的。通过PreScan软件和Matlab/simulink联合仿真,验证了车队在不同干扰条件下协同行驶模型的有效性。     

基于单目视觉的前方车辆距离计算方法研究

针对基于单目视觉的前方车辆距离测量方法无法计算曲线道路中的前方车辆实际距离等问题,对结构化道路中的前方车辆模型、前方车辆距离主车及其行驶线的距离计算等方面进行了研究,构建了世界坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系中的前方车辆车尾模型,分析了前方车辆在图像平面和道路平面中的对应位置,建立了道路平面中前方车辆位置与主车行驶线之间的相对关系,推导出了前方车辆距离主车纵向行驶距离的计算模型以及前方车辆距离主车行驶线的横向距离计算模型,提出了一种适用于直线和圆弧曲线行驶状况的前方车辆距离计算方法,利用仿真实验平台对距离计算方法的有效性进行了测试。研究结果表明,该计算方法适用于直线和圆弧曲线行驶的道路状况,能够用于估算前方车辆与主车行驶线的距离,该计算方法适用性强、准确性高。     

基于模型预测控制的协同式自适应巡航控制系统

在城市交通工况中,车辆的驾驶行为对其乘坐舒适性及燃油消耗有着很大的影响。因此提出一种在包含交通灯等信息的交通工况下的协同式自适应巡航控制系统,通过减少不必要的速度保持或加速来提升性能。系统通过处理当前交通信息的数据判断跟踪目标类别,运用模型预测控制来预测前车或车队未来状态,对不同的前方目标采用不同的权值来计算最优控制输入。通过控制车辆保持安全距离并在优化速度下行驶以实现多目标的优化。利用CarSim和Simulink联合仿真,仿真结果显示该控制系统在保证安全的前提下实现了主动的速度调节及目标的切换,在指定仿真工况中对比线性二次调节算法,加速度峰值、加速度变化率峰值及燃油消耗均有所降低,乘坐舒适性和燃油经济性得到较大提升。     

基于超声波的汽车防撞报警系统的设计

根据超声波测量距离系统,给出了汽车测距防撞报警系统的设计。该系统能在汽车行驶以及倒车过程中自动检测出汽车与最近障碍物之间的距离（或行车中的车距）井通过LED显示出来．当到达极限距离时,系统能发出声光报警．进而提醒司机以防撞车。试验研究结果表明．该系统具有一定的实用价值以及广阔的推广应用前景。     

基于三维激光雷达的障碍物检测方法研究

为满足无人智能车辆(UGV)实时检测周边环境的要求,提出一种基于三维激光雷达的障碍物检测方法。通过获取激光雷达扫描数据,采用基于栅格的垂直高度阈值来实现对凸起障碍的检测,基于相邻扫描线的水平距离阈值以及垂直梯度阈值来检测凹陷障碍,同时采用激光雷达与CCD摄像机信息融合的方法来提取出障碍物的精确尺寸信息,实时构建环境栅格地图,区分可行驶区域和不可行驶区域,用以实现自主避障.实验结果表明,该方法具有良好的实时性和鲁棒性,且精度较高。     

一种汽车防撞液压伺服系统研究

主要阐述汽车防碰撞液压伺服系统的设计和工作原理。汽车在行驶过程中，当运行前方的障碍物对汽车构成危险时，该系统能够自动采取制动措施，防止车辆在行驶过程中发生碰撞，从而增强了汽车的主动安全性。     

冗余度机器人附加速度避障方法

应用空间解析法建立机器人关节点坐标的数学模型,直接计算出机器人与障碍物的位置关系。提出一种新颖的附加速度方法,当连杆离障碍物的距离小于阈值距离L0时,把机器人与障碍物的距离．映射为对机器人每个连杆与障碍物最近点增加的附加速度。以附加速度的范数作为性能指标．利用冗余度机器人的零空间映射矩阵调整机器人位姿,从而改变机器人与障碍物之间的距离．最终形成一条无碰撞轨迹。通过具有16个自由度的空间三分支机器人的仿真实验,验证此方法的正确性,具有很强的实用性。     

视觉导航智能车辆的路径跟踪预瞄控制

视觉导航智能车辆通过机器视觉获取导航路径信息并进行自动跟踪。常规的反馈控制仅利用当前的路径信息,在复杂条件或突发状况下难以有效工作。通过对在线获取的具体路径信息进行预瞄,可以对未来的路径信息加以利用,从而提高智能车辆行驶的安全性和有效性。为此,在获取的路径信息中确定当前路径和未来路径分别用于反馈和预瞄,并设计预瞄加反馈的控制器。该控制器能够自动根据预瞄路径的弯曲程度调整智能车辆的预瞄距离和行驶速度,从而提高跟踪精度和行驶稳定性。仿真和试验结果表明,该控制器与一般反馈式控制器相比跟踪误差较小,行驶更稳定。     

采用多目标遗传算法对五自由度车辆振动模型优化

针对当前车辆在行驶过程中座椅振动比较大问题,采取多目标遗传算法对五自由度车辆振动模型进行优化。提出了一个新的多目标遗传算法,同时考虑五自由度车辆振动模型相互冲突的五个函数;建立五自由度车辆振动模型,通过对5个不同目标函数进行优化,分别为座椅加速度、前轮速度、后轮速度、簧载质量和前轮的相对位移及簧载质量和后轮的相对位移,从这些目标函数中选出不同四对函数用于2-目标优化处理;通过图形展示2-目标优化处理结果,并与以往研究结果形成鲜明对比。优化结果显示,车辆经过地面隆起物时,座椅产生的加速度较小。采用多目标遗传算法对五自由度车辆振动模型优化后,车辆在行驶过程中经过地面障碍物时,座椅振动较小。