汽车自适应前大灯系统仿真实验平台研究

论文摘要

汽车夜间照明对交通安全具有重要作用。近年来,世界各国汽车公司和研发机构对车灯的研究投入了大量的人力和财力。汽车自适应前大灯系统（Adaptive Front-light System, AFS）由于能根据各种行车环境来调节车灯的照射角度,亮度和色度,因而正日益引起广泛的关注。基于此,本课题结合企业一高新技术开发项目,借鉴国内外研究工作的新进展,通过建立车灯随动仿真实验平台的方式,来达到模拟和验证汽车前大灯在外界环境作用下的运行规律的目的,从而为企业在此方面的研发提供一定的理论依据和实施方向,并节约大量的研发成本。本论文根据汽车AFS系统应满足的基本要求,在CATIA软件环境中建立了仿真实验平台模型,并加工成实验平台,同时也建立了可以实现具有数据采集和控制功能的数据采集系统,基于Labview软件环境中建立了数据采集界面的程序设计,使数据采集具有实时显示,储存和回放等一系列功能。本论文将该平台简化为汽车主动悬架4自由度模型。通过控制仿真平台的垂直加速度变化量来控制平台的阻尼变化这一模糊控制策略,来达到控制车身俯仰角、输出车灯垂直转向角的目的。同时,借助MATLAB软件环境构建了基于此控制策略下的仿真实验平台的仿真模型。通过在MATLAB环境下仿真,实现了积分白噪声模型下对四自由度模型的控制仿真。最后,通过编程调试,运用遗传算法工具箱对模糊控制器的模糊控制规则进行优化设计,使仿真平台的垂直加速度平均值减少、仿真平台的俯仰角以及前大灯的垂直转向角能控制到一个理想的范围内。仿真的结果表明,所选择的模型基本合理,所采用的模糊控制隶属函数基本符合要求。在仿真平台上与实车上实验相比,尽管有些其他因素还暂时不能考虑在内,但在一些参数如车身垂直加速度等降低效果方面还是比较明显的,这一些结论也将在今后对该平台的进一步研究奠定基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车AFS系统的定义和国内外的研究现状
• 1.2 国内外的相关车灯的法规介绍与比较
• 1.3 本论文的基本框架
• 第2章 仿真平台机械部分设计
• 2.1 汽车AFS系统设计应满足的要求
• 2.1.1 AFS智能系统的"左右"调光设计需求
• 2.1.2 车身纵倾调光需求
• 2.2 在CATIA软件环境中所建立的三种设计方案比较
• 2.3 本章小结
• 第3章 数据采集系统的设计
• 3.1 数据采集卡的硬件设计
• 3.1.1 采集系统的硬件组成
• 3.1.2 数据采集卡的通信
• 3.2 软件系统设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 仿真模型的建立及仿真
• 4.1 汽车AFS水平转角仿真
• 4.1.1 汽车安全制动距离拟合
• 4.1.2.汽车AFS车灯水平转角的数学模型
• 4.1.3 汽车车灯水平转角模型的仿真
• 4.2 车灯的垂直转向仿真模型的建立
• 4.2.1 道路模型
• 4.2.2 计算机仿真产生积分白噪声路面输入
• 4.2.3 四自由度仿真模型的建立
• 4.3 模糊逻辑控制策略
• 4.3.1 模糊控制器的构成
• 4.3.2 仿真平台的模糊控制设计路线
• 4.3.3 四自由度悬架模型的模糊控制仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于遗传算法的模糊控制器优化
• 5.1 模糊控制器的优化的理论基础
• 5.2 确定适应度函数
• 5.3 构建仿真模型
• 5.4 编写仿真程序及仿真
• 5.5 本章小结
• 第6章 仿真实验平台评价指标体系的建立
• 6.1 仿真实验平台宏观评价指标体系的建立
• 6.2 仿真实验平台各评价指标评价准则的建立
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论及展望
• 7.1 本文主要研究工作
• 7.2 未来研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 数据采集卡原理图
• 附录B VOBJ.M程序清单
• 附录C 读研期间发表的论文