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登錄跨域控制的案例
一種變軸螺旋槳水空跨域無人航行器設計和控制技術
根據上述勻速、慢運動的假設,地面坐標系下的水下航行運動的控制可簡化為如下六自由度的狀態方程控制:
也就是根據飛行控制系統中慣性傳感器與磁傳感器對航行器運動狀態(u v w p q r)的反饋,通過對升降舵俯仰力矩Mq、方向舵的偏航力矩Mr、三個空氣螺旋槳的力矩M1, M2, M3 的控制,來實現X 方向的慢勻速前進,減少側向Y 與上下Z 位移,減少航行器的俯仰、橫滾和偏航轉動。在受到大擾動時,慢速啟動三個空氣螺旋槳,產生力矩M1, M2, M3。兩個前螺旋槳作差動大小拉力控制時,可作為航向輔助控制。航行器俯仰變動較大時,后螺旋槳與升降舵PID 調節控制,可實現俯仰姿態穩定。當航行器橫向發生大偏轉時,也可以通過可變軸的兩個前螺旋槳作上下偏轉運行,實現恢復橫向穩定。
3 從水下到空中形態設計與跨域控制
本文無人航行器實現從水下到水面、再到空中飛行狀態,與其他無人機最大的不同之處在于:運用所設計可傾轉變軸向螺旋槳技術來實現多種跨域控制。這里首先介紹螺旋槳變軸傾轉機構的設計。本文目前所設計的無人航行器模型屬于中小型無人機,動力采用具有使用與控制便捷性的直流無刷電動機。傾轉機構由舵機與電機殼體側面以軸承相連。傾轉舵機與電機呈直角動態連接,可實現電機軸繞支撐桿作任意角度轉動。螺旋槳軸轉動的角度由飛行控制模塊根據飛行狀態需求作定位傾轉。目前,僅設置兩個前空氣螺旋槳,繞y 方向可作任意角度轉動和定位。螺旋槳傾轉機構如圖7所示。
圖7 螺旋槳傾轉機構
Fig.7 Propeller tilting mechanism
3.1 無人航行器從水下到水面的過渡形態與控制
無人航行器從水下上升到水面,如果僅僅依靠排出氣囊中水由浮力升到水面,速度慢,穩定性難控制。
展開 可曾聽聞動力域時代下的春秋五霸走向大一統
圖1:特斯拉一體化電驅系統
圖2:特斯拉電機控制器內部部分結構展示 – 僅為主控制層
EE 架構升級的方式
博世將汽車電子電氣架構的演進分為三大階段:分布式架構、(跨)域集中式架構、 車輛集中電子電氣架構,每個大階段中細分為兩個小階段,從低階到高階依次為:模塊化(每個功能由一個獨立的 ECU 實現)、集成化(不同的功能集成到一個 ECU 來實現)、域內集中(域控制器分別控制不同的域)、跨域融合(跨域控制器同時控 制多個域)、車輛融合(一個車載中央計算器控制全車的域控制器)、車輛云計算(更 多的車輛附加功能由云計算實現)。
圖3:博世DCU電子架構
目前汽車廠商的電子電氣架構升級都仍處于域集中式架構階段,少數領先的車廠已經發展到了跨域融合階段:大眾:MEB 平臺采用三大控制器來對全車進行控制與功能實現。
市場擔心,長期來看集中式 E/E 架構下 ECU 將數量減少,功能弱化,主導權可能從供應商向主機廠轉移 (如特斯拉大面積自研控制器)。
展開 跨域協同:無人系統技術發展和應用新趨勢
無人系統跨域協同本質上是對單無人平臺和單種類無人平臺協同的能力增強和效能提升,因此無人系統相關的技術導航、感知、控制、規劃、決策、人機交互等均需在跨域協同的框架下進行進一步的研究。
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13:40-14:10
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黃夫泉
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2萬字帶你厘清自動駕駛功能架構的演進
主流域控制器設計方案:
域控式ADAS架構評價:
成本:域控式ADAS架構形態從成本上要高于分布式ADAS架構,雖然支持的功能可靠性、魯棒性有所提高,但是收益和代價仍不成正比;
可拓展性、靈活性:此架構類型是算法上移,域控制器單MCU,視覺依賴單SOC(這顆soc只是位置從攝像頭中轉移到了域控制器中,但處理的數據仍然只限于攝像頭數據,可以理解為“工位調整了,但工作內容沒變”),功能上可拓展性差、拓展難度大;
兼容性:域控制器和底盤控制器接口進行平臺化設計,當自動駕駛架構演進為跨域冗余式架構,此域控制器可以作為冗余控制器存在,從L3功能降級為L2功能運行,或者執行MRM本車道停車。
安全性:L2功能雖然有ASIL D的安全目標,但是可以在執行器(轉向系統、制動系統)做安全約束,降低域控制器的功能安全等級
小結:單從成本和可拓展性兩個維度就注定域控式ADAS架構的生命周期不會太長,但考慮長遠戰略,OEM又不得不研發這類架構,畢竟這是域控制器自研的第一步,是OEM掌握話語權的開始。
這種架構形態對于OEM而言是一種技術過渡的中間態,然而這個階段卻是OEM技術沉淀的一個緩沖期, OEM同步搭建感知融合團隊、域控制器團隊、規控團隊、基礎軟件團隊、標定團隊、定位團隊、軟硬件集成團隊,大大提高了資源整合能力(控制器布置、線束布置、總線通訊設計、接口定義平臺化設計、工具鏈的打通、仿真測試能力建立), 時機成熟后OEM會迅速切入跨域式融合架構,把域控式架構中的控制器從架構中剝離出來,作為后續跨域冗余架構的fallback控制器(別急,下文跨域冗余式架構章節會詳細解析),這就體現了架構的藝術,架構的價值!
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