高速智能車電器與控制系統(tǒng)設計開發(fā)

隨著智能交通系統(tǒng) ITS (Intelligent Transportation System)的興起，極大地促
進了智能車輛技術水平的提高，使智能車輛作為 ITS 的重要組成部分得以被系
統(tǒng)地研究開發(fā)。世界各國對智能車輛技術的研究開發(fā)表現(xiàn)出空前的熱情，為此
投入了大量的人力、物力，智能車輛技術也相繼取得了突破性的發(fā)展。
國內智能車輛的研究與國外發(fā)達國家有一定的差距，研究領域主要集中在
路徑識別、自動轉向等方面，對智能車輛電器控制系統(tǒng)研究較少，目前還沒有
能夠完全實現(xiàn)自動控制的智能車輛，為此本文設計完成了一套能夠實現(xiàn)高速智
能車輛全方位自動控制的電器控制系統(tǒng)，為開展更深層次的智能車輛技術研究
提供技術參考。
本文首先布置了導航所需的傳感器系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)及執(zhí)行控制系統(tǒng)，選
擇了測量傳感器信號的工業(yè)控制卡?？紤]到發(fā)動機各種工況的復雜性，選擇交
流電機作為 JLUIV-IV 的主驅動電機，并采用變頻調速控制和變極調速相結合
的控制方式，使車輛具有更寬的調速范圍。根據(jù)步進電機的特點，選用步進電
機作為轉向和制動的執(zhí)行電機，這樣使得轉向和制動系統(tǒng)有很好的動態(tài)響應能
力。
系統(tǒng)的電路設計是論文的重要組成部分，本文設計了整車電源系統(tǒng)，對計
算機系統(tǒng)、主驅動系統(tǒng)、轉向和制動系統(tǒng)提供電源。設計了主驅動電機變極調
速和變頻調速控制電路，實現(xiàn)了對車輛速度的精確控制。完成了轉向伺服系統(tǒng)
和制動伺服系統(tǒng)電路設計，并設計手動和計算機控制電路，實現(xiàn)了車輛的自動
轉向和制動。對系統(tǒng)存在的干擾進行了分析，在設計過程中采用了一些硬件和
軟件抗干擾措施。
論文完成了對車輛的速度、轉向輪轉角等傳感器信號的測量，并針對其信
號受到高頻成分的干擾，對他們進行了必要的數(shù)據(jù)濾波處理。同時利用 Kalman
濾波原理對側向偏差和方位偏差進行了濾波設計，并進行了仿真分析。
最后編制了電機控制及傳感器信號測量軟件，實現(xiàn)了各個 CPU之間的串口
通訊，并給出了系統(tǒng)軟件各功能模塊的組成。
?
?
關鍵詞：智能車輛；變頻調速器；步進電機控制器；測控系統(tǒng)；數(shù)字濾波
?