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原文传递基于驾驶机器人的室内汽车排放耐久性试验系统的研究与工程实现

论文题名：	基于驾驶机器人的室内汽车排放耐久性试验系统的研究与工程实现
关键词：	汽车排放;排放耐久性试验;底盘测功机;驾驶机器人;自动驾驶;循环行驶工况;车速预瞄跟踪;多模控制
摘要：	汽车保有量的快速增长，使得汽车排放的尾气对环境的影响日益严重，针对汽车排放的法规也日益严格。我国GB 18352.2-2001《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(Ⅱ)》中规定汽车必须按照Ⅴ型试验的循环行驶工况进行8万公里的试验以检测车辆排放控制系统的耐久性能，该试验如果由试验人员在汽车试验场的道路上进行，需要投入大量的人力和财力，试验时间长，而且试验受天气和人为因素的影响，实验的客观性、准确度和重复性均难以控制，导致排放法规难以执行。本论文以汽车排放耐久性试验系统项目为背景，研究利用驾驶机器人替代人类试验人员在室内的底盘测功机上进行汽车排放耐久性试验的方法，论文的主要研究内容包括： 1．对汽车道路行驶动力学特性的室内模拟与加载方法进行了研究，着重解决了汽车排放耐久性道路试验的室内模拟原理和方法，采用底盘测功机作为试验环境。 2．在研究汽车动力学特性的基础上构建驾驶机器人的汽车尺寸与性能自学习方法。详细分析了汽车发动机空载和有载模型、制动器特性、变速器换挡规律、换挡品质和油门/制动切换控制特性，为驾驶机器人的运动控制奠定基础。同时为提高驾驶机器人的车型适应能力，研究了汽车性能的自学习方法。 3．设计并工程实现了汽车驾驶机器人系统。提出驾驶机器人执行机构必须具备的自由度和操作特性，同时研究了驾驶机器人油门机械腿、制动机械腿、离合器机械腿和换挡机械手的驱动方式，并设计了相应的伺服控制回路。完成汽车驾驶机器人的传感检测控制系统的硬件电路设计，对进行试验所必须具备的各类传感器信号进行调理，并设计了基于WEB服务器的多驾驶机器人组网以及远程监控系统，实现试验的远程维护和监控功能。 4．研究驾驶机器人综合控制策略，实现循环行驶工况的车速跟踪。提出驾驶机器人多层递阶控制模型，在分析各种循环行驶工况的基础上完成驾驶指令的定义。提出驾驶机器人多手/腿协调配合控制模型以实现油门/制动/离合/换挡的协调配合控制。设计了相应的控制算法，完成汽车起动、换挡、加速、等速、减速等工况的车速跟踪控制。同时为了保证长时间试验的控制精度，提出了控制参数的补偿优化算法、行驶路程补偿方法和离合器接合区自补偿算法。 5．排放耐久性试验研究和结果分析。利用驾驶机器人在底盘测功机上进行了长时间汽车排放耐久性试验，并和汽车试验场上的由人类试验人员进行驾驶操作获得的试验曲线进行对比。经过历时三年的研究开发和多种车型长时间的排放耐久性试验，结果表明：利用驾驶机器人进行试验对于减轻人类劳动强度，降低试验环境对试验人员的伤害，提高试验效率、试验结果的客观性和准确度，节省试验费用，进而加速汽车研发进度都有重要的意义。本文的研究成果已经通过了国家环境保护总局组织的鉴定。
作者：	陈晓冰
专业：	精密仪器及机械
导师：	张为公
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文