[发明专利]一种无人驾驶车辆的稳定性实验装置

说明书

本发明公开了一种无人驾驶车辆的稳定性实验装置，包括：道路模拟系统，道路模拟系统主要由皮带、滚筒和直流电机等部件组成；所述实验装置还包括：无人驾驶车辆模型，无人驾驶车辆模型为与实际无人驾驶车辆结构、功能相似的单片机车辆模型，基于PLC技术和单片机技术实现了皮带速度和无人驾驶车辆模型速度的同步控制；所述实验装置还包括：数据采集系统，固定在支架上的激光器用于测量无人驾驶车辆模型的实时横向位移和姿态。本发明实现了皮带速度和无人驾驶车辆模型速度的同步控制，能够对无人驾驶车辆模型进行稳定性实验，为无人驾驶车辆失稳现象和失稳机理的研究提供基础条件，具有可行性。

技术领域

本发明涉及车辆动力学实验领域，尤其涉及一种无人驾驶车辆的稳定性实验装置。

背景技术

随着车辆运行速度的提高，对车辆动力学的研究显得极为重要。车辆失稳不仅仅会影响乘坐的舒适度，还可能导致车毁人亡的严重后果。因此，车辆稳定性作为车辆动力性能最基本的指标之一，是车辆动力学研究首要考虑的问题。

对无人驾驶车辆来说，稳定性问题研究同样非常重要。只有比有人驾驶车辆更高的稳定性，才更有利于其更快的普及。

车辆失稳临界速度以及失稳机理，是车辆稳定性研究的主要内容，前者决定车辆的最高容许速度，后者则对失稳控制与预防有重要的指导作用。

由于实际车辆的失稳临界速度往往很大，要想通过实车实验来得到所需的结果，可能会给实验装置和实验设备带来无法弥补的损失，并有可能造成非常严重的后果。因此，实车失稳实验还极其少见。然而，要弄清其失稳机理，不仅需要失稳前车辆的行为数据，还需要获得失稳后车辆行为数据并进行分析。因此，迫切需要研究能用于车辆失稳及失稳后行为的实验装置，为控制和预防车辆失稳，提高车辆的失稳临界速度，提供理论支撑和技术指导。

为降低车辆失稳实验的经济损失和危害，控制实验研究成本，开发基于无人驾驶车辆缩比模型的车辆稳定性实验装置是一种可行的技术方案。这种实验装置的建立，具有两方面的意义。在智能驾驶方面，可作为新算法、新控制方案的验证平台；在稳定性研究方面，不仅能为车辆失稳现象和失稳机理的研究提供基础条件，还可为后续实车失稳实验装置开发及实验方案的制定积累宝贵经验。

发明内容

本发明提供了一种无人驾驶车辆的稳定性实验装置，能用于无人驾驶车辆的失稳临界速度、失稳类型研究和失稳现象的演示，有助于揭示无人驾驶车辆失稳的动力学机理，详见下文描述：

一种无人驾驶车辆的稳定性实验装置，包括：道路模拟系统；

道路模拟系统主要由皮带、滚筒和直流电机等部件组成，其中皮带套在前后两端的滚筒上，前端滚筒通过传送带和直流电机相连，所述直流电机通过导线和电机控制器相连；

所述电机控制器通过导线与PLC模块相连接，PLC模块又与速度显示模块相连接，速度显示模块用于显示当前的皮带速度；

进一步地，所述PLC模块为三菱PLC模块。

所述实验装置还包括：无人驾驶车辆模型；

无人驾驶车辆模型为与实际无人驾驶车辆结构、功能相似的单片机车辆模型，基于PLC技术和单片机技术实现了皮带速度和无人驾驶车辆模型速度的同步控制，在给定实验平台直流电机速度信号的同时，通过无线通信模块也将速度信号发送给无人驾驶车辆模型；

进一步地，所述无线通信模块还用于给PLC模块发送速度信号；

无线通信模块包括：分别与Arduino单片机相连接的MAX485子模块、四位数码管、APC220无线通信子模块和按键输入子模块；

进一步地，无人驾驶车辆模型中的视觉模块会对皮带两侧的黑色道路标识进行识别，从而使其在失稳时能够纠正其行驶方向，以保持直线行驶。