汽車動態(tài)導航及其太陽能供電系統(tǒng)研究

【摘要】： 隨著城市車輛的日益增多,交通堵塞已成為世界各國關注的問題。為了有效地緩解交通堵塞,車載導航信息終端系統(tǒng)得到了越來越廣泛的研究。本論文以太陽能電池板供電的車載導航終端為研究對象,研究了基于中心導航的汽車動態(tài)導航以及車載終端太陽能電池板供電的關鍵技術,涵蓋了電機控制、電力電子、無線通信、人工智能、地理信息系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫技術等多個學科內(nèi)容。 論文的主要研究內(nèi)容如下: (1)系統(tǒng)介紹了動態(tài)導航信息系統(tǒng)的概念及車載太陽能供電伺服系統(tǒng)發(fā)展狀況和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 (2)在討論中心式動態(tài)導航系統(tǒng)的基本原理、系統(tǒng)結構和主要功能的基礎上,分析了汽車動態(tài)導航的若干關鍵技術,研究并設計了車載單元和導航服務器間的通信協(xié)議,該協(xié)議參照了NTCIP標準,符合ITS中心計算機到外場設備通信協(xié)議(C2F)互換性、互操作性的要求。 (3)為了獲取城市大規(guī)模路網(wǎng)的交通信息,實現(xiàn)了一種基于FCD的交通速度估計算法,為動態(tài)導航的實現(xiàn)提供了數(shù)據(jù)來源;提出了一種改進的Dijkstra路徑搜索算法,算法采用圖的弧段-弧段結構表示路網(wǎng)結構,并通過弧段關系存儲路網(wǎng)的某些限制性交通信息以及先驗信息,提高了搜索效率,解決了城市路網(wǎng)限制性交通信息難以表達的問題。 (4)對于太陽能伺服系統(tǒng),在分析永磁同步電機(PMSM)數(shù)學模型的基礎上,研究了神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術和模糊控制技術在PMSM控制中的應用。分別討論了神經(jīng)網(wǎng)絡直接控制、神經(jīng)網(wǎng)絡預測控制和模糊—PI控制等控制策略在PMSM控制中的應用,并在Matlab/Simulink平臺上建立了永磁同步電機及其控制器的模型。 (5)討論了車載太陽能智能導航終端中,伺服系統(tǒng)的構成和實現(xiàn)方法,并建立了永磁同步伺服電機模糊PI控制器的仿真模型,在基于自適應連接權值的基礎上,修正PI調(diào)節(jié)器和模糊控制器的不同控制權值,同時,完成了PMSM控制器的軟件和硬件設計,并進行了相關試驗和測試。 相關的實驗結果表明,論文所提出的中心式動態(tài)導航交通信息采集及路徑規(guī)劃算法,以及永磁同步電機伺服系統(tǒng)的設計思想與方法是有效、可行的,能夠滿足車載智能終端的要求,為具有太陽能供電的車載動態(tài)導航終端的推廣和使用提供了理論基礎。 【關鍵詞】：動態(tài)導航 NTCIP Dijkstra 永磁同步電機 伺服系統(tǒng) 神經(jīng)網(wǎng)絡控制 模糊控制
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 致謝10-19
• 第一章 緒論19-35
• 1.1 課題來源和研究背景19-20
• 1.2 汽車動態(tài)導航系統(tǒng)20-22
• 1.3 伺服系統(tǒng)簡介與車載太陽能伺服跟蹤系統(tǒng)22-25
• 1.3.1 伺服系統(tǒng)的定義22-23
• 1.3.2 發(fā)展簡史23
• 1.3.3 伺服驅動系統(tǒng)的系統(tǒng)組成介紹23-25
• 1.3.4 車載太陽能供電系統(tǒng)的伺服驅動系統(tǒng)簡介25
• 1.4 永磁同步電機伺服系統(tǒng)的發(fā)展狀況與研究熱點25-30
• 1.4.1 永磁同步電機技術26
• 1.4.2 電力電子技術26
• 1.4.3 控制器制造技術26-27
• 1.4.4 控制策略的發(fā)展27-29
• 1.4.5 永磁同步電機及其伺服系統(tǒng)的研究熱點29-30
• 1.5 本論文主要工作和創(chuàng)新點30-32
• 參考文獻32-35
• 第二章 汽車動態(tài)導航系統(tǒng)研究35-55
• 2.1 汽車動態(tài)導航系統(tǒng)總體結構與功能35-37
• 2.1.1 系統(tǒng)總體結構35-36
• 2.1.2 系統(tǒng)功能36-37
• 2.2 導航服務器37-40
• 2.2.1 導航服務器主要功能包括37-39
• 2.2.2 系統(tǒng)開發(fā)平臺39-40
• 2.3 導航終端功能40-44
• 2.3.1 導航終端功能40-41
• 2.3.2 導航終端結構41-42
• 2.3.3 導航終端液晶顯示界面42-44
• 2.4 汽車動態(tài)導航關鍵技術分析44-53
• 2.4.1 路徑搜索算法44
• 2.4.2 導航服務44-45
• 2.4.3 導航協(xié)議45-51
• 2.4.4 其它技術51-52
• 2.4.5 終端硬件平臺52
• 2.4.6 終端開發(fā)平臺52-53
• 2.4.7 終端操作系統(tǒng)Windows CE .NET53
• 2.4.8 導航軟件開發(fā)平臺eMbedded Visual C++4.053
• 2.5 導航終端性能指標53-54
• 參考文獻54-55
• 第三章 基于 FCD 道路交通信息采集和 Dijkstra 的動 態(tài)路徑設計55-66
• 3.1 引言55
• 3.2 基于FCD 傳感器的交通信息采集系統(tǒng)55-57
• 3.3 基于FCD 的交通速度估計算法57-59
• 3.4 一種改進的 Dijkstra 路徑搜索算法59-61
• 3.5 通信協(xié)議61
• 3.6 實驗結果61-65
• 3.6.1 速度估計算法測試結果61-63
• 3.6.2 動態(tài)路徑搜索算法測試63-65
• 參考文獻65-66
• 第四章 智能控制技術在太陽能跟蹤伺服系統(tǒng)的應用研究66-91
• 4.1 引言66
• 4.2 永磁同步電機的數(shù)學模型66-70
• 4.2.1 坐標變換或矢量變換67-68
• 4.2.2 定子電壓方程68-69
• 4.2.3 轉矩方程69-70
• 4.2.4 運行方程70
• 4.3 神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術的一般性理論簡述70-75
• 4.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡簡介70-71
• 4.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡在電機控制中的應用71-72
• 4.3.3 BP 網(wǎng)絡模型與結構72-73
• 4.3.4 BP 網(wǎng)絡的不足和改進73-75
• 4.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡直接控制的永磁同步電機伺服系統(tǒng)75-79
• 4.4.1 PMSM 的自回歸滑動均值模型75-76
• 4.4.2 PMSM 直接神經(jīng)網(wǎng)絡控制器76-77
• 4.4.3 仿真實例及分析77-79
• 4.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的永磁同步電機的預測控制79-83
• 4.5.1 PMSM 電壓預測模型79-80
• 4.5.2 基于BP 網(wǎng)絡的預測控制80-81
• 4.5.3 仿真實例與分析81-83
• 4.5.4 結論83
• 4.6 基于模糊－PI 控制的PMSM 控制系統(tǒng)83-89
• 4.6.1 Fuzzy 控制器的設計方法83-86
• 4.6.2 自適應的權值修正方法86-87
• 4.6.3 仿真實例與分析87-88
• 4.6.4 結論88-89
• 參考文獻89-91
• 第五章 基于DSP 的PMSM 控制器的設計與實驗研究91-111
• 5.1 引言91
• 5.2 太陽能板的位置伺服系統(tǒng)的構成91-95
• 5.2.1 電能管理部分91-92
• 5.2.2 太陽位置檢測單元92
• 5.2.3 電機磁極位置檢測及速度檢測模塊92-94
• 5.2.4 電流檢測模塊94-95
• 5.3 TMS320LF2407A 型DSP 簡介95-99
• 5.3.1 TMS320LF2407A 的特點和資源95-96
• 5.3.2 TMS320LF2407ADSP 事件管理寄存器96-97
• 5.3.3 事件管理器的中斷97
• 5.3.4 TMS240LF2407A 型DSP 的PWM 生成方式97-99
• 5.4 PMSM 控制器的軟件設計99-102
• 5.4.1 系統(tǒng)初始化程序99-100
• 5.4.2 采樣及濾波程序100-101
• 5.4.3 保護程序設計101
• 5.4.4 永磁同步電機PWM 控制方式控制字的選擇101-102
• 5.5 PMSM 驅動器硬件設計102-106
• 5.5.1 PWM 驅動裝置的設計要求102-103
• 5.5.2 功率元件的選擇103-104
• 5.5.3 前向通道的設計104-105
• 5.5.4 直接數(shù)字測速接口的設計105
• 5.5.5 后向通道的設計105
• 5.5.6 控制電源的設計105-106
• 5.6 PMSM 的試驗結果106-109
• 5.6.1 低速運行時伺服系統(tǒng)控制結果106
• 5.6.2 中速運行時伺服系統(tǒng)控制結果106-107
• 5.6.3 高速運行時伺服系統(tǒng)控制結果107-109
• 參考文獻109-111
• 第六章 總結和展望111-113
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文113
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的獲獎情況113-114
• 攻讀博士學位期間主持的科研項目114
• 攻讀博士學位期間學術交流情況114-115

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