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无人作业工程机械驾驶状态实时再现关键技术研究
| 论文题名： | 无人作业工程机械驾驶状态实时再现关键技术研究 |
| 关键词： | 无人驾驶;智能座舱;状态反馈;洗出算法;安全性 |
| 摘要： | 无人驾驶技术是提高工程机械智能化、高端化水平的重要技术。作为无人驾驶技术的实现载体，沉浸式智能座舱可以提高操作效率、增强安全性，提高驾驶舒适度，具有显著的经济和社会效益。 然而，在智能座舱反馈驾驶状态方面，常用的方式是将真实车辆运动的加速度和角速度通过体感模拟算法滤波器处理后在运动平台上复现。国内外对体感模拟算法的研究主要集中在速度较快、姿态变化频繁、加速度幅值较大的交通工具，这些研究更多关注驾驶模拟器等对实时性要求不高的系统，而很少有研究针对振动反馈明显、加速度幅值较小的工程机械实时控制系统。因此，本文设计一套针对工程机械的智能座舱驾驶状态实时再现系统，并对经典洗出算法进行改进后应用在系统中。经Simulink仿真验证，该系统能够很好的反馈工程机械的运动姿态，并且系统中经过改进的算法与经典洗出算法相比可以提高操作人员对运动状态感知的准确性和实时性。本文的主要工作包括以下几个部分。 1.针对目前智能座舱在驾驶状态再现方面准确性、实时性的需求，从系统需要复现的现场驾驶状态信息、智能座舱信息的传输方式和智能座舱对驾驶状态的复现形式三个方面进行具体分析。最后根据前文分析，确定一套系统的总体设计方案。 2.针对运动平台对驾驶状态的复现问题，首先分析了人体对外界的感知机理，接着具体分析体感模拟算法利用人体感知进行状态模拟的原理，然后比较三种常用洗出算法优劣，选择使用经典洗出算法作为系统体感模拟算法。最后带入工程实际运动参数，通过Simulink仿真并结合评价标准分析目前算法存在的缺陷。 3.针对经典洗出算法存在的缺陷。首先结合工程机械实际工况从算法的各个环节进行设计，接着针对平移通道与倾斜协调通道反馈比力不合理、角速度反馈损失两方面对经典洗出算法进行结构上的改进，最后使用实际工况作为输入验证算法改进效果。 4.针对平台整体的设计和实现。首先对运动平台系统的实现流程进行介绍，接着从平台位置规划、控制方案进行方法分析，并结合本课题系统需求和工程机械工况从执行机构的参数和驱动装置进行系统设计。然后通过SimMechanics和Simulink进行系统的动态仿真复现。最后使用仿真系统完成改进洗出算法验证。 |
| 作者： | 赵悍凯 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 熊静琪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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