无人驾驶碾压机是改善水电站施工质量、效率及安全性,保障施工人员健康的重要技术手段。为了保证这些无人驾驶车辆的安全性、有效性,必须进行广泛的测试,然而无人驾驶实车测试不仅成本高、效率低,还存在一定的风险性,本文开发一套无人驾驶碾压机硬件在环仿真平台解决以上问题,展开的研究如下:1)首先,为了反映碾压机多体多自由度动力学特征并用做被控对象,建立了振动碾压机的整车7自由度动力学模型。针对振动碾压机结构、功能的了解和实现自动化工作的需求,建模前做了理想化假设,简化车辆为7个自由度。通过定义3个局部坐标系和1个全局坐标系,确定前、后车身的质心位置在全局坐标系下的位置表达方式,进而计算整车的总动能、势能。最后,利用虚功原理计算广义力,并建立7个拉格朗日方程,进而可对7个自由度求解。其中,广义力中的地面给轮胎和振动轮的横、纵向力,分别以轮胎的变形和地面变形为研究点,利用Gim轮胎理论计算获得。在平坦路面上验证动力学模型,结果表明:实车与模型计算的航向角及航向角速度误差最大值分别6.3deg和4.4deg/s,纵向、横向位置误差最大值分别为0.534m和1.575m,基本满足作为被控对象的需求。2)为了节省实车测试成本,降低测试风险,提高测试效率,对基于d SPACE无人驾驶碾压机硬件在环仿真平台的关键模型进行了开发。开发了车辆与路面模型、障碍物案例模型和案例调度模型。其中,车辆与路面模型中的高精度车辆空间运动学模型主要包括车辆平面运动学模块、路面模块和车辆-路面耦合作用模块。路面模块从路面材料组成及路面起伏两个方面分析,简化为13个参数变量描述路面;车辆-路面耦合模块根据碾压机工作原理和实车测试数据,采用多元一次多项式拟合路面与车辆状态量间相互影响的映射关系,并利用实车数据进行了标定验证。验证结果表明,开发的高精度车辆空间运动学模型可用于控制算法的鲁棒性验证。最后,通过对控制器的在非结构化路面、平坦路面工况下的循迹、错距、速度、避障、对中、作业管理、进退场功能测试,说明开发的车辆与路面模型、障碍物案例模型和案例调度模型等的实用性。通过对比HIL与实车测试循迹复杂曲线的结果可知:HIL测试中有外界扰动作用于车辆的情况下,循迹曲线的距离误差、角度误差、曲率误差的最大绝对值分别为0.088m、0.118rad、0.042m-1,实车测试在复杂的坝面的环境中,循迹曲线的距离、角度、曲率误差的最大绝对值分别为0.037m、0.157rad、0.051m-1,两种测试平台测试的结果相差小,说明了开发的无人驾驶碾压机硬件在环仿真平台具有较高的仿真特性。