摘 要

近年来，国内外研究机构都对自动驾驶汽车开展了一系列研究。自动驾驶汽车的控制系统包括上层规划系统和底层控制系统。底层控制系统直接对车辆运动进行控制，制动系统和转向系统作为底层控制系统中的重要组成部分，直接影响自动驾驶汽车的运行状态。本文以东风猛士车为实验平台，介绍了该实验平台的双回路电控液压制动系统和电控转向系统的机械结构和电控单元。结合电控制动系统和电控转向系统的自身硬件特性，本文分别设计了电控制动系统制动压强控制算法和电机转向控制算法。最后，通过一系列实车的性能实验，证明本文提出的电控制动系统和电控转向系统能够满足车辆电控制动和电控转向的性能要求。

关键词：自动驾驶车辆; 双回路液压制动; 转向系统; 实车试验

Abstract

In recent years, domestic and foreign research instiutions have carried out a series of automatic driving vehicle research. Automatic driving vehicle control system is divided into the upper planning system and the underlying control system. The underlying control system achieves the direct control of the movement of the vehicle. As an important part of the underlying control system, Braking system and steering system is closely related to the operation condition of the automatic driving vehicle. Based on the experimental platform - Dongfeng Mengshi off-road vehicle, a dual - loop electro-hydraulic braking (EHB) system and electronical controll steering system including the mechanical structure and electronic control unit system(ECU) are introduced. Taking the hardware characteristics into consideration, we design the brake pressure control algorithm and motor steering control algorithm. Finally, a series of experiments were carried out to prove that the proposed electronic control braking and steering system could meet the performance requirements of vehicle electronic control braking and steering control.

Key words：autonomous vehicle; dual - loop hydraulic braking system; steering system; real world experiment

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 自动驾驶汽车研究进展概况 1

1.2.1 国外自动驾驶车辆研究概况 2

1.2.2 国内自动驾驶车辆研究概况 3

1.3 自动驾驶车辆底层执行机构方案 4

1.3.1 电控转向执行机构方案 5

1.3.2 电控制动执行机构方案 6

1.4 本文研究目标和内容 8

1.4.1 本文研究目标 8

1.4.2 本文研究的主要内容 9

第2章 实验平台整车介绍及性能参数 10

2.1 整车介绍 10

2.11 传动系统介绍 10

2.12 制动系统介绍 12

2.13 转向系统介绍 12

2.2 整车基本参数 13

2.2.1整车质量参数 13

2.2.2 外形结构尺寸参数 13

2.3 整车主要性能 14

2.3.1 动力性 14

2.3.2 制动性 14

2.3.3 通过性 15

2.4 本章小结 15

第3章 实验平台电控制动系统 16

3.1 现有实验平台电控制动系统原理介绍 16

3.1.1电控制动系统机械结构 16

3.1.2 电控制动系统电控单元 23

3.2 电控制动系统软件设计 29

3.2.1 电控制动系统压强控制算法设计 29

3.2.2 电控制动系统程序设计 33

3.3 本章小结 35

第4章 实验平台电控转向系统 36

4.1现有实验平台电控转向系统原理介绍 36

4.1.1电控转向系统机械结构 36

4.1.2 电控转向系统电控单元 39

4.2 电控转向系统软件设计 41

4.2.1 电控转向系统闭环控制 42

4.2.2 电控转向系统程序设计 43

4.3 本章小结 45

第5章 实车试验及性能分析 46

5.1 制动控制系统实车试验及性能分析 46

5.1.1车辆静态占空比控制标定试验 46

5.1.2车辆动态占空比控制标定试验 47

5.1.3实车静态压强保持试验 49

5.1.4 实车动态制动压强保持试验 50

5.2 转向控制系统实车试验及性能分析 51

5.2.1 实车原地转向控制试验 52

5.2.2实车航向跟踪试验 53

5.3 本章小结 54

第6章 结论 56

6.1 研究成果总结 56

6.2 研究工作展望 56

参考文献 58

附录A Matlab绘图程序 60

附A1 车辆静态占空比控制标定绘图程序 60

附A2 实车动态制动压强保持试验制动距离绘图程序 61

附A3 实车航向跟踪试验绘图程序 62

附录B 制动压强控制程序 64

致谢 67

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

为了推动自动驾驶汽车相关技术的发展，国内外都积极开展了相关比赛。在2004年的美国，为了激发无人车爱好者的创造力，美国国防高级研究计划局（DARPA）举办了当时开创先河的无人车挑战赛。该比赛的目标是为了实现能够在沙漠环境中高速行驶的无人驾驶汽车。该比赛一共举办过三次，分别是在2004年、2005年和2006年^[1]。我国国内军事方面也曾举办此类比赛，该比赛是“跨越险阻”无人作战平台挑战赛，该比赛由我国总装备部组织举行。该比赛的目标是为了推动我国国防科技实力的增强。北京理工大学智能车辆研究所将东风猛士军用越野车改装成为无人驾驶车辆参加了此次比赛。今年总装备部将于9月份举办“跨越险阻2016”地面无人平台挑战赛，为了充分准备这次比赛，作为参赛的学校科研机构之一，北京理工大学智能车辆研究所拥有多辆可开展无人驾驶研究的实验平台，另外智能车辆研究所长期从事智能汽车方面技术的研发，拥有诸多无人驾驶汽车的技术积累。智能车辆研究所计划对一辆猛士无人车实验平台进行改造来参加 “跨越险阻2016”地面无人平台挑战赛，其中改造的主要工作包括对猛士车电控制动系统和电控转向系统的控制算法上的改进和完善以及进行相应的系统性能试验。因此，本文基于现有的猛士无人车驾驶平台进行相关研究，以实现其性能提升。

本选题基于已初步完成电控转向和电控制动系统结构改装的猛士无人车驾驶平台，在此基础开展自动驾驶车辆转向和制动系统的研究。此研究的意义如下：