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新能源环卫车整车系统与路径规划算法研究
| 论文题名： | 新能源环卫车整车系统与路径规划算法研究 |
| 关键词： | 新能源环卫车;整车设计;控制系统;路径规划 |
| 摘要： | 伴随我国的城镇化进程，政府部门对于公共环卫的投入日益增长，环卫机械化程度逐渐提高，群众对于公共卫生的需求更为迫切，这些因素促进了我国环卫车市场的迅速发展。当前我国的环卫车市场中，柴、汽油环卫车因其高续航里程、动力输出和多功能，在实际应用中处于主体地位。但是这类环卫车在部署应用过程中存在耗能高的缺点，同时产生的废气也对环境造成了一定污染。新能源技术的发展，为环卫车的设计生产提供了更多的可能，促使越来越多的企业开始涉足新能源环卫车市场。目前，市场上的新能源环卫车多数是有人驾驶。随着无人驾驶技术的飞进，使得自主导航新能源环卫车的出现变得可能。探索无人新能源环卫车的技术应用，符合国家“碳达峰、碳中和”的远景目标，同时对新能源汽车领域的发展，具有重要意义和价值。 本文以新能源环卫车为研究对象，从环卫车的整体设计、基于PLC的控制系统，以及针对环卫车在小区等固定场景的路径规划算法三方面进行探索。 首先，对环卫车的工作方式进行敲定，确定为吸扫式环卫车，提出环卫车整体布局方案，对比分析现有驱动方式，环卫车最终采用双电机驱动及机械型驱动布局。根据所提布局方案，对环卫车关键参数进行设计研究，包括质量、尺寸、动力系统（电机、电池、风机）的电流、功率以及风量。通过理论计算得出最佳匹配方式，最终将所设计新能源环卫车予以呈现。其次，根据企业需求，设计了基于PLC的新能源环卫车自动控制系统，并通过自制外围电路驱动板进行信号隔离与功率放大，采用Modbus通讯协议与主控制器进行信息交换，从而实现新能源环卫车日常行驶及环卫作业的自动化控制。控制系统配置HMI触摸屏，方便人机交互。为提升新能源环卫车的操控性、安全性，增加激光雷达传感器，可以对路障信息进行采集，通过声光报警设备提醒驾驶员。最后，为了进一步提升新能源环卫车的智能性，针对该新能源环卫车在小区固定场景下的路径规划问题进行研究，基于RRT路径规化算法进行算法改进，提出了基于节点剔除及路径平滑思想的LL-RRT路径规划算法。通过MATLAB仿真结果和Turtlebot3小车平台的多次实验，算法改进效果比较理想，为下一步实现新能源环卫车在小区固定场景下的无人驾驶奠定了基础。 |
| 作者： | 梁冰洪 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王斌鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 齐鲁工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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