高速智能车电器与控制系统设计开发

随着智能交通系统 ITS (Intelligent Transportation System)的兴起，极大地促
进了智能车辆技术水平的提高，使智能车辆作为 ITS 的重要组成部分得以被系
统地研究开发。世界各国对智能车辆技术的研究开发表现出空前的热情，为此
投入了大量的人力、物力，智能车辆技术也相继取得了突破性的发展。
国内智能车辆的研究与国外发达国家有一定的差距，研究领域主要集中在
路径识别、自动转向等方面，对智能车辆电器控制系统研究较少，目前还没有
能够完全实现自动控制的智能车辆，为此本文设计完成了一套能够实现高速智
能车辆全方位自动控制的电器控制系统，为开展更深层次的智能车辆技术研究
提供技术参考。
本文首先布置了导航所需的传感器系统、计算机系统及执行控制系统，选
择了测量传感器信号的工业控制卡。考虑到发动机各种工况的复杂性，选择交
流电机作为 JLUIV-IV 的主驱动电机，并采用变频调速控制和变极调速相结合
的控制方式，使车辆具有更宽的调速范围。根据步进电机的特点，选用步进电
机作为转向和制动的执行电机，这样使得转向和制动系统有很好的动态响应能
力。
系统的电路设计是论文的重要组成部分，本文设计了整车电源系统，对计
算机系统、主驱动系统、转向和制动系统提供电源。设计了主驱动电机变极调
速和变频调速控制电路，实现了对车辆速度的精确控制。完成了转向伺服系统
和制动伺服系统电路设计，并设计手动和计算机控制电路，实现了车辆的自动
转向和制动。对系统存在的干扰进行了分析，在设计过程中采用了一些硬件和
软件抗干扰措施。
论文完成了对车辆的速度、转向轮转角等传感器信号的测量，并针对其信
号受到高频成分的干扰，对他们进行了必要的数据滤波处理。同时利用 Kalman
滤波原理对侧向偏差和方位偏差进行了滤波设计，并进行了仿真分析。
最后编制了电机控制及传感器信号测量软件，实现了各个 CPU之间的串口
通讯，并给出了系统软件各功能模块的组成。
 
 
关键词：智能车辆；变频调速器；步进电机控制器；测控系统；数字滤波