卡丁车改装智能车转向控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制产物高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。

我国从上世纪80年代开始着手无人驾驶汽车的研制开发，虽与国外相比还有一些距离，但也取得了阶段性成果。国内中国科学院合肥研究院、清华大学、国防科技大学、上海交通大学、西安交通大学、吉林大学、同济大学、天津军交学院等都有过无人驾驶汽车的研究项目。1992年，国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。由计算机及其配套的检测传感器和液压控制系统组成的汽车计算机自动驾驶系统，被安装在一辆国产的中型面包车上，使该车既保持了原有的人工驾驶性能，又能够用计算机控制进行自动驾驶行车。2000年6月，国防科技大学研制的第4代无人驾驶汽车试验成功，最高时速达76km，创下国内最高纪录。2003年7月，国防科技大学和中国一汽联合研发的红旗无人驾驶轿车高速公路试验成功，自主驾驶最高稳定时速13okm，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。

thmr—v（tsinghua mobile robot v）清华v型智能车是清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室在中国科学院院士张钹主持下研制的新一代智能移动机器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。车体采用道奇7座厢式车改装，装备有彩色摄像机和激光测距仪组成的道路与障碍物检测系统；由差分gps、磁罗盘和光码盘组成的组合定位导航系统等。两套计算机系统分别进行视觉住处处理，完成信息融合、路径规划、行为与决策控制等功能。四台ipc工控机分别完成激光测距信息处理、定位信息处理、通讯管理、驾驶控制等功能。设计车速高速公路为80km/h，一般道路为20 km/h。已能够在校园的非结构化道路环境下，进行道路跟踪和避障自主行驶。汽车的智能化可以减轻驾驶员的疲劳，适应复杂的天气条件，减少交通事故的发生。

从20世纪70年代，美欧等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，大致可以分为二个阶段:军事用途、高速公路环境和城市环境。在军事用途方面，早在80年代初期，美国国防部就大规模资助自主陆地车辆alv （autonomous landvehicle)的研究。

2. 研究的基本内容与方案

一般的卡丁车结构十分简单，由发动机、钢管式车架、转向系统、油箱、传动链护罩、车手座位和防撞保险杠等组成。卡丁车没有变速箱和悬架，在操作上，只有减速，加速，转向。经过改装成智能车，使得卡丁车具备识别路况，在过弯时保持车的稳定性，及时地控制车速并进行转向。由于智能车无人驾驶，因此在转向时转向力全部由电动助力提供。

因此，一、对catia软件的学习，掌握cam技术，对卡丁车的转向执行机构进行设计。二、学习一定的编程技术，设计转向系统的控制方案及控制策略；学习matlab和anasys，建立智能车转向系统的simulink模型并对模型进行仿真分析。

技术方案如下：

（1）通过查阅资料了解传统汽车零部件样件的开发技术和开发流程，了解卡丁车的组成结构，主要是转向系统部分，对智能车有一定的认识，对卡丁车的转向系统改装成智能形式有大概的思路，并进行可行性分析。

（2）了解各种电动助力转向系统，基于无人驾驶条件下设计一套功率大，便于控制的转向系统，用catia等软件绘制出车的转向执行机构；了解各种转向电机，比较优缺点选择最合适的电机；选择转角传感器。想出一套模块化的连接方案和布局，使转向系统便于拆卸和安装。

3. 研究计划与安排

（1）（7学期20周） 确定毕业设计题目、毕业设计任务书(相关参数)、校内资料收集。

（2）（8学期1周） 方案构思、文献检索、完成开题报告。

（3）（8学期2-3周） 外文翻译、资料再收集。

4. 参考文献（12篇以上）

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