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无人驾驶机器人系统纵向协同控制研究
| 论文题名： | 无人驾驶机器人系统纵向协同控制研究 |
| 关键词： | 汽车驾驶;无人驾驶机器人;纵向协同控制;动力学模型 |
| 摘要： | 无人驾驶机器人是一种无需对现有操纵平台进行改装，可安装在各种车辆驾驶室内，代替人员在危险和恶劣环境下进行驾驶的特种机器人。由于有较好的通用性，因此可广泛应用于车辆试验、抢险救援、武器运动平台等军民两用领域。本文在课题组的研究基础上，对无人驾驶机器人系统纵向协同控制策略展开研究。 首先，介绍了无人驾驶机器人的性能要求以及驾驶机械腿、换挡机械手结构。建立了驾驶机械腿和换挡机械手的运动学、动力学模型以及被操纵车辆的纵向动力学模型，并综合以上模型搭建了无人驾驶机器人系统纵向集成动力学模型。 接着，研究了考虑负载与摩擦的无人驾驶机器人动力学模型及特性。采用了斯特里贝克摩擦模型描述关节间的摩擦行为。建立了弹簧踏板负载模型、阻尼选挡负载模型以及神经网络挂挡负载模型。搭建了较为完善的考虑负载与摩擦的驾驶机械腿和换挡机械手非线性动力学模型，并分析了驱动特性。 然后，针对驾驶机械腿受到的非线性干扰对车速控制的影响，分析了驾驶机械腿非线性干扰因素。建立了基于干扰观测器的模糊自适应反演滑模控制器，并对稳定性进行了证明。在此基础上，设计了加速/制动机械腿切换控制器，建立了“驾驶机械腿-被操纵试验车辆”闭环模型。 最后，分析了无人驾驶机器人系统纵向协同控制策略，建立了无人驾驶机器人系统的换挡策略和车速控制马尔可夫模型，求解了考虑被操纵试验车辆行驶状态的基于深度Q网络（DQN）的燃油经济性换挡策略。并在模糊PID控制器的基础上，建立了DQN补偿控制器对车速波动进行精确控制。通过换挡策略和车速控制方法，并结合驾驶机械腿非线性控制器进行仿真试验，证明了策略的有效性。 |
| 作者： | 张介 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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