1、 学号_ _ 密级_ 本科毕业论文本科毕业论文 智能小车建模研究智能小车建模研究 院（系）名 称：动力与机械学院 专 业 名 称 ：自动化 学 生 姓 名 ： 指 导 教 师 ： 副教授 二九年六月 BACHELORS DEGREE THESIS OF WUHAN UNIVERSITY Modelling of a Smart Car 摘 要 本课题源自全国大学生智能汽车竞赛，建模的对象为前轮转向、后轮驱动的 智能小车。论文采用机理分析和实验测试相结合的方法，建立了该智能小车在平 面上运动的双输入双输出模型。根据小车运行和控制特点，输入量选取智能小车 的舵机控制信号和电机控制信号，分别控制车辆
2、转向和前进速度，输出量选取智 能小车任意时刻在平面上的坐标。首先通过机理分析得到智能小车的模型结构， 舵机模型为带延迟的一阶微分方程，电机模型为一阶微分方程，在转向时需要在 电机模型中加入前轮转向对速度的影响，然后，通过运动学分析建立智能小车的 整车模型结构。其次，通过实验测试获取不同情况下小车运行数据。接着运用最 小二乘法估计出模型中的未知参数。将得到的模型和实际小车行驶情况进行对比， 验证了此模型的有效性和可靠性。 关键词：关键词：智能车；建模；参数估计 ABSTRACT This study origins from the Smart Car Competition for Natio
3、nal University Students, and the modelling object is a four-wheel electric smart car. The mechanism analysis method and experimental modelling method are employed to establish a two-input two-output mathematical model for a smart car. The input of the model is servo control signal and motor control
4、signal, which respectively controls the smart cars turning and speed, and the output of this model is complanate coordinate of the smart car, which has two degree of freedom. Firstly, the model structure is obtained by using mechanism analysis method. Then, the data of various scenarios for the step
5、 responses of the system are measured under different input. With least squares method applied, the parameters of the model are identified. Comparing the simulation result (using the identified model) and the actual experience data (using the smart car running with the same setting), we can see that
6、 this model is validated and proved to be reliable. Key words: smart car; modelling; parameter estimation 目录 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 研究现状 2 1.2.1 汽车理论 . 2 1.2.2 系统辨识 . 3 1.3 本文所作的工作 5 1.4 本文结构 6 第第 2 2 章章 机理分析确定小车模型结构机理分析确定小车模型结构 7 2.1 总述 7 2.2 舵机模型结构 7 2.3 电机模型结构 9 2.3.1 小车的行驶阻力 . 10 2.3.2 小车的动力供应 . 11 2.3.3 电机模型 . 13 2.4 小车运动学模型 14 2.5 小结 15 第第 3 3 章章 小车模型参数估计小车模型参数估计 17 3.1 总述 17 3.2 舵机模型参数估计 17 3.2.1 前轮偏角测量方法 . 17 3.2.2 实验设计 . 19 3.2.3 数据处理 . 20 3.3 前轮
