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                        泊車調度與自動泊車系統設計

                        添加時間:2018/08/21 來源:大連海事大學 作者:霍厚彬
                        基于車載自組織網絡提出對等網絡車輛共享系統,并提出相遇概率(EP),估計車輛會遇到某個泊車位的可能性。當車輛接收一個可用巧車位信息時,計算泊車位與車輛的EP,判斷車輛與車位么間的相關性。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          在交通擁堵的城市快速找到最優的泊車位是一個較難的問題,而由泊車引起的事故也越來越多,因此,尋車位難和泊車難的問題得到廣泛關注。本文針對這兩個問題進行深入研巧。主要研究內容概括如下:

                          (1)針對在起于飽和的停車場尋車位難的問題,通過車載自組織網絡交換可用泊車位信息傳達給感興趣的司機。在泊車位和車輛相關的區域內有效傳播可用泊車位信息,一個適當的協議是必要的。此外,多個車輛對同一個車位感興趣將導致車輛之間的競爭。為了解決這個問題,本文彈細介紹了車輛的預訂協議,通過車載自組織網絡有效地分配泊車位,并避免了車輛么間的競爭。

                          (2)針對低速平行泊車轉向工況,本文提出一種自動泊車路徑規劃方法。路徑規劃方法由兩部分組成。首先,車輛的運動學模型具有相應的幾何形狀,用來創建一個泊車路徑,并考慮當空間狹小時,通過多次微調實現泊車,此路徑由圓弧構成;其次,考慮曲率連續性采用回旋曲線設計路徑。并通過matl油仿真實驗驗證其有效性。

                          (3)將自抗擾控制(Active Disturbance Rejection Control,簡稱 ADRC)方法應用到低速泊車路徑跟蹤中,提髙了車輛泊車精度側向控制問題?紤]巧車速度變化、轉向機械部分運動學模型不確定性及轉向系統延遲,建立基于ADRC方法的路徑跟蹤控制器。利用實驗車進行平行泊車系統實車測試,驗證了路徑跟蹤控制器的有效性。

                          關鍵詞:泊車位;車載自組織網絡;自動泊車:自抗擾;

                        Abstract

                          Finding a parking space in the city of traffic cong的tion becomes extremely difficult and the number of accidents caused by parking fast increases. The difficulty of finding a parking space and parking have received more and more attention. For the two problems: this paper cani的 on the further research deeply. The main research contents are summarized as follows:

                          (1) We study the difficulty in finding parking spaces problem of saturated parking lot. By exchanging available parking information in a vehicular ad hoc network (VANET), drivers can receive interesting information while driving. A suitable protocol is nceded th dkseminate the available parking information efficiently within the are江 where they are relevant. Moreover, in such a competitive context where each vehicle may be interested in a resource, to solve this problem, we detail in this paper a reservation prothcol that efficiently allocates parking spaces in vehicular ad hoc networks and avoids the competieson among the vehicles.

                          2)Automatic parking path planning is put forward for parallel parking steering situation. The path-planning method consists of two parts. First, the kinematic model of the vehicle, with corresponding geometry, is used th create a path th park the vehicle in one or more maneuvers if the spot is very narrow. This path is conesituted of circle arcs. Second,this path is transformed into a continuous- curvature path using clothoid curves Using matlab simulatibn for thsts,the thSt Ksults verify the effectiveness.

                          (3) Active disturbance rejection control (ADRC) method is applied in path tracking fbr the first time, which can solve the precision lateral control problem when the vehicle is parking in a low speed. During parallel parking,the parking speed is affected by the external disturbance owing to the roughncM of road surface and road bumps,the model uncertainty is existed in steering kinematics for the complex steering mechanism, and there is a delay time in the steering system. In order to dimmish the impacts of external disturbance,model uncertainty and sthering system delay on path tracking, the path tracking controller based on ADRC method is built. Using the experimental vehicle for real vehicle thsts,the test results verify the effectiveness of the path tracking controller.

                          Key Words: parking space; VANET; aWomatic parking; ADRC;

                          隨著社會進步和經濟的發展,汽車逐漸從一種運輸或代步工具轉變為人們生活和工作中的重要組成部分。伴隨著人工智能的迅猛發展,汽車由人為的機械操作逐漸轉變為機械的智能化。汽車技術包含了多口學科,其中包括:自動控制、人工智能、優化理論、傳感器技術、信號處理、圖像處理、通信技術、信息融合等。隨著人民生活條件的日益改善,人們對汽車性能的要求也在不斷提高,汽車消費者們要求車輛,不但要具備較高的操縱穩定性、良好的乘坐舒適性、可觀的燃油經濟性,還要具有較高的駕駛安全性。人口數量的增加化及城市建筑設施的不斷擴増,使有限的城市空間變得擁擠不堪,汽車數量的逐年增加,不僅導致交通日趨擁堵,也使得在城市尋找一個巧車位變得困難,并且泊車空間也隨么減少。

                          由于城市汽車數量巨大,尋找一個泊車位不僅變得異常困難,同時也增加了交通擁擠。尋找泊車位是城市交通擁堵的基本姐成部分(在城市5%~10%交通擁堵是因為尋找泊車位造成的和在小街道交通擁堵則島達60%)。此外,由于汽車尾氣的排放,導致燃料消耗和環境污染。迅速的尋找到一個泊車位不僅可節省時間,而且可以節能減排。參考文獻凹分析了如何快速的尋找一個泊車位。同樣,從倫敦帝國學院(帝國學院的城市能源系統項目)的一項研究中了解到,在擁擠的城化花在尋找一個泊車位的消耗占總燃料的40%。據唐納德博的研究,在美國游戲軟件公司(商業區旁邊的加利福尼亞大學,校園洛杉抓)捜索泊車位導致每年約47000加侖的汽油消耗、730噸的二氧化碳排放量和95000小時(十一年)的時間浪費。所以快速合理的分配一個泊車位,不僅能達到節能減排的目的,同時可以解決一部分交通擁堵問題。

                          20世紀40年代學者們提出車輛輔助系統構想,而自動泊車系統近些年引起了廣泛的關注。1950~1980年間主要對輔助巧車系統進行研究該系統通過分析計算得出合適的方向盤轉角,并指導駕駛員轉向操作實現該轉角,因此,輔助泊車引導裝置是通過引導駕駛員轉向操作,輔助駕駛員完成泊車。

                          伴隨著科學的進步,圖像處理技術和機器視覺技術得到了飛速發展。由此誕生了基于倒車影像來輔助駕駛員泊車操作。該裝置通過在車后身安裝視覺傳感器,獲取泊車時盲區的環境信息,并以圖像的形式顯示給駕駛員,達到輔助泊車的目的。

                          倒車雷達系統是基于超聲波傳感器來感知周圍的環境信息,達到輔助泊車的目的。與倒車影像系統相比共同點為:都是利用傳感器感知周圍環境信息,減少車輛的盲區;不同點為:倒車影像系統是基于圖像采集及視頻處理技術,可以將盲區的信息以圖片的形式更加直觀的呈現給駕駛員,得到的環境信息全面,但光線強弱對視覺傳感器影響大。而倒車雷達系統的超聲波不受光線影響,但能采集到的環境信息有限。盡管倒車雷達系統和倒車影像系統都能有效地采集盲區環境信息輔助駕駛員完成泊車,但是具體的巧車控制操作還需駕駛員自行完成,并不能減少泊車的操作強度,對于經驗比較少的駕駛員完成泊車操作依然比較困難。

                          1988年,日本Suzuki公司首先在小型轎車Cervo上配備了 Koyo公司研發的轉向柱助力式電動助力轉向系統,由此推動了自動泊車系統的研巧。隨著電動轉向系統技術逐漸成熟,自動泊車系統也取得了飛速的發展。1992年,大眾在IRV以概念車上首次配備了自動泊車裝置;2003年,豐田銳斯混合動力車配備了自動泊車裝置;2003年,雪鐵龍研發了 C3 City Park泊車系統;2005年,豐田推出APGS高級泊車引導系(Advanced Paking Guidance System); 2006 年,西門子 VDO 公司推出Parkmate泊車系統;2007年,法雷奧推出Park4U泊車系統;2008年,大眾推出了 PAV 系統(Park Assist Vision)。

                          泊車調度與自動泊車系統建模:

                        車輛參數示意圖
                        車輛參數示意圖

                        車輛模型簡化示意圖
                        車輛模型簡化示意圖

                        泊車位模型簡化示意圖
                        泊車位模型簡化示意圖

                        車輛運動學模型示意圖
                        車輛運動學模型示意圖

                        目錄

                          第一章 緒論
                            1.1 研究背景及意義
                            1.2 國內外研究現狀
                              1.2.1 車載自組織網絡的巧車調度研究現狀
                              1.2.2 自動泊車研究現狀
                            1.3 本文研究內容
                            1.4 本文組織結構
                          第二章 基于車載自沮織網絡的泊車調度
                            2.1 泊車位的相關性
                              2.1.1 車輛共享系統設計
                              2.1.2 相遇概率
                            2.2 泊車位的分配協議
                            2.3 本章小結
                          第三章 平行泊車的系統建模
                            3.1 泊車相關參數描述
                            3.2 泊車運動學模型分析
                            3.3 本章小結
                          第四章 平行自動泊車的路徑設計
                            4.1 幾何平行泊車
                              4.1.1 平行拍車策略
                              4.1.2 泊車位空間受限泊車設計
                              4.1.3 泊車出庫設計
                            4.2 回旋曲線平行泊車
                              4.2.1 回旋曲線
                              4.2.2 泊車路徑設計
                            4.3 MATLAB 仿真
                            4.4 本章小節
                          第五章 平行自動泊車路徑跟蹤控制
                            5.1 考慮外擾的運動學建模
                            5.2 線性自抗擾控制器設計
                            5.3 仿真及實驗
                              5.3.1 Matlab仿真
                              5.3.2 泊車實驗
                            5.4 本章小結
                          第六章總結與展望
                            6.1 總結
                            6.2 展望
                          參考文獻
                          致 謝
                          作者簡介

                        (如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

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