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汽车动态导航及其太阳能供电系统研究

作　者: 殷伟
导　师: 王群京；方廷健
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 动态导航 NTCIP Dijkstra 永磁同步电机伺服系统神经网络控制模糊控制
分类号: U463.6
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 359次
引　用: 1次
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内容摘要

随着城市车辆的日益增多,交通堵塞已成为世界各国关注的问题。为了有效地缓解交通堵塞,车载导航信息终端系统得到了越来越广泛的研究。本论文以太阳能电池板供电的车载导航终端为研究对象,研究了基于中心导航的汽车动态导航以及车载终端太阳能电池板供电的关键技术,涵盖了电机控制、电力电子、无线通信、人工智能、地理信息系统以及数据库技术等多个学科内容。论文的主要研究内容如下:(1)系统介绍了动态导航信息系统的概念及车载太阳能供电伺服系统发展状况和国内外研究现状。(2)在讨论中心式动态导航系统的基本原理、系统结构和主要功能的基础上,分析了汽车动态导航的若干关键技术,研究并设计了车载单元和导航服务器间的通信协议,该协议参照了NTCIP标准,符合ITS中心计算机到外场设备通信协议(C2F)互换性、互操作性的要求。(3)为了获取城市大规模路网的交通信息,实现了一种基于FCD的交通速度估计算法,为动态导航的实现提供了数据来源;提出了一种改进的Dijkstra路径搜索算法,算法采用图的弧段-弧段结构表示路网结构,并通过弧段关系存储路网的某些限制性交通信息以及先验信息,提高了搜索效率,解决了城市路网限制性交通信息难以表达的问题。(4)对于太阳能伺服系统,在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,研究了神经网络控制技术和模糊控制技术在PMSM控制中的应用。分别讨论了神经网络直接控制、神经网络预测控制和模糊—PI控制等控制策略在PMSM控制中的应用,并在Matlab/Simulink平台上建立了永磁同步电机及其控制器的模型。(5)讨论了车载太阳能智能导航终端中,伺服系统的构成和实现方法,并建立了永磁同步伺服电机模糊PI控制器的仿真模型,在基于自适应连接权值的基础上,修正PI调节器和模糊控制器的不同控制权值,同时,完成了PMSM控制器的软件和硬件设计,并进行了相关试验和测试。相关的实验结果表明,论文所提出的中心式动态导航交通信息采集及路径规划算法,以及永磁同步电机伺服系统的设计思想与方法是有效、可行的,能够满足车载智能终端的要求,为具有太阳能供电的车载动态导航终端的推广和使用提供了理论基础。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-10
致谢  10-19
第一章绪论  19-35
  1.1 课题来源和研究背景  19-20
  1.2 汽车动态导航系统  20-22
  1.3 伺服系统简介与车载太阳能伺服跟踪系统  22-25
    1.3.1 伺服系统的定义  22-23
    1.3.2 发展简史  23
    1.3.3 伺服驱动系统的系统组成介绍  23-25
    1.3.4 车载太阳能供电系统的伺服驱动系统简介  25
  1.4 永磁同步电机伺服系统的发展状况与研究热点  25-30
    1.4.1 永磁同步电机技术  26
    1.4.2 电力电子技术  26
    1.4.3 控制器制造技术  26-27
    1.4.4 控制策略的发展  27-29
    1.4.5 永磁同步电机及其伺服系统的研究热点  29-30
  1.5 本论文主要工作和创新点  30-32
  参考文献  32-35
第二章汽车动态导航系统研究  35-55
  2.1 汽车动态导航系统总体结构与功能  35-37
    2.1.1 系统总体结构  35-36
    2.1.2 系统功能  36-37
  2.2 导航服务器  37-40
    2.2.1 导航服务器主要功能包括  37-39
    2.2.2 系统开发平台  39-40
  2.3 导航终端功能  40-44
    2.3.1 导航终端功能  40-41
    2.3.2 导航终端结构  41-42
    2.3.3 导航终端液晶显示界面  42-44
  2.4 汽车动态导航关键技术分析  44-53
    2.4.1 路径搜索算法  44
    2.4.2 导航服务  44-45
    2.4.3 导航协议  45-51
    2.4.4 其它技术  51-52
    2.4.5 终端硬件平台  52
    2.4.6 终端开发平台  52-53
    2.4.7 终端操作系统Windows CE .NET  53
    2.4.8 导航软件开发平台eMbedded Visual C++4.0  53
  2.5 导航终端性能指标  53-54
  参考文献  54-55
第三章基于 FCD 道路交通信息采集和 Dijkstra 的动态路径设计  55-66
  3.1 引言  55
  3.2 基于FCD 传感器的交通信息采集系统  55-57
  3.3 基于FCD 的交通速度估计算法  57-59
  3.4 一种改进的 Dijkstra 路径搜索算法  59-61
  3.5 通信协议  61
  3.6 实验结果  61-65
    3.6.1 速度估计算法测试结果  61-63
    3.6.2 动态路径搜索算法测试  63-65
  参考文献  65-66
第四章智能控制技术在太阳能跟踪伺服系统的应用研究  66-91
  4.1 引言  66
  4.2 永磁同步电机的数学模型  66-70
    4.2.1 坐标变换或矢量变换  67-68
    4.2.2 定子电压方程  68-69
    4.2.3 转矩方程  69-70
    4.2.4 运行方程  70
  4.3 神经网络控制技术的一般性理论简述  70-75
    4.3.1 神经网络简介  70-71
    4.3.2 神经网络在电机控制中的应用  71-72
    4.3.3 BP 网络模型与结构  72-73
    4.3.4 BP 网络的不足和改进  73-75
  4.4 基于神经网络直接控制的永磁同步电机伺服系统  75-79
    4.4.1 PMSM 的自回归滑动均值模型  75-76
    4.4.2 PMSM 直接神经网络控制器  76-77
    4.4.3 仿真实例及分析  77-79
  4.5 基于神经网络的永磁同步电机的预测控制  79-83
    4.5.1 PMSM 电压预测模型  79-80
    4.5.2 基于BP 网络的预测控制  80-81
    4.5.3 仿真实例与分析  81-83
    4.5.4 结论  83
  4.6 基于模糊－PI 控制的PMSM 控制系统  83-89
    4.6.1 Fuzzy 控制器的设计方法  83-86
    4.6.2 自适应的权值修正方法  86-87
    4.6.3 仿真实例与分析  87-88
    4.6.4 结论  88-89
  参考文献  89-91
第五章基于DSP 的PMSM 控制器的设计与实验研究  91-111
  5.1 引言  91
  5.2 太阳能板的位置伺服系统的构成  91-95
    5.2.1 电能管理部分  91-92
    5.2.2 太阳位置检测单元  92
    5.2.3 电机磁极位置检测及速度检测模块  92-94
    5.2.4 电流检测模块  94-95
  5.3 TMS320LF2407A 型DSP 简介  95-99
    5.3.1 TMS320LF2407A 的特点和资源  95-96
    5.3.2 TMS320LF2407ADSP 事件管理寄存器  96-97
    5.3.3 事件管理器的中断  97
    5.3.4 TMS240LF2407A 型DSP 的PWM 生成方式  97-99
  5.4 PMSM 控制器的软件设计  99-102
    5.4.1 系统初始化程序  99-100
    5.4.2 采样及滤波程序  100-101
    5.4.3 保护程序设计  101
    5.4.4 永磁同步电机PWM 控制方式控制字的选择  101-102
  5.5 PMSM 驱动器硬件设计  102-106
    5.5.1 PWM 驱动装置的设计要求  102-103
    5.5.2 功率元件的选择  103-104
    5.5.3 前向通道的设计  104-105
    5.5.4 直接数字测速接口的设计  105
    5.5.5 后向通道的设计  105
    5.5.6 控制电源的设计  105-106
  5.6 PMSM 的试验结果  106-109
    5.6.1 低速运行时伺服系统控制结果  106
    5.6.2 中速运行时伺服系统控制结果  106-107
    5.6.3 高速运行时伺服系统控制结果  107-109
  参考文献  109-111
第六章总结和展望  111-113
攻读博士学位期间发表的论文  113
攻读博士学位期间发表的获奖情况  113-114
攻读博士学位期间主持的科研项目  114
攻读博士学位期间学术交流情况  114-115

汽车动态导航及其太阳能供电系统研究

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