松软地面下履带车辆斜坡转向特性

越野环境下的松软地面是履带车辆行驶的主要地形,在这种条件下行驶不可避免地要进行斜坡转向操作,履带车辆的斜坡转向特性值得重点关注.针对研究履带车辆斜坡转向特性的必要性和重要性.根据履带车辆转向的运动特点,建立了坡道转向动力学模型,结合地面力学理论,进一步深入研究履带车辆在松软地面下斜坡转向特性.通过履带车辆在斜坡上完成规定半径转向动作所需的滑转率这一指标,来分析坡角、地面性质、转向半径对履带车辆斜坡转向性能影响,为履带式无人车的设计、路径规划和跟踪控制打下基础.     

多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性

为研究多轴电动车辆的转向阻力特性,在考虑了轮胎负荷变化对轮胎侧偏刚度影响的基础上,建立了车辆3自由度动力学模型;提出了一种稳态转向工况下的转向阻力计算方法,推导了轮胎侧偏角和转向阻力矩的理论计算式.基于该模型,分析了转向阻力矩与转向输入量和车速的关系及理论约束边界,比较了在相同质量与等效履带接地长度条件下轮胎式与履带式车辆的转向阻力矩,讨论了轮胎侧偏角对轮胎力分配的影响,并通过ADAMS软件对计算结果进行了验证.结果表明,相同参数条件下,多轮驱动车辆的转向阻力矩大于履带式车辆的阻力矩,计算模型可为转向控制策略提供理论参考.     

履带拖拉机多体动力学建模及转向性能仿真与验证

运用RecurDyn软件中的Track_LM建模工具箱,建立了东方红1302R型履带拖拉机多体动力学模型。基于地面力学理论,建立了典型地面与履带拖拉机作用关系模型,并分析了其利用RecurDyn软件实现方法。在参照东方红1302R型履带拖拉机结构参数和两种典型地面参数进行建模的基础上,对拖拉机模型的转向角速度、转向角加速度及转向运动轨迹进行了仿真,对比分析了不同地面条件下转向性能的变化趋势,并通过实车试验对仿真结果进行了验证。验证结果表明:仿真结果相对误差小于10%,仿真方法及结果可为履带拖拉机转向动力学研究提供参考。     

地面不平条件下考虑滑动转向特性的履带车辆路径跟踪控制

针对履带式车辆自主行驶控制中滑动参数难以精确估计和在复杂地面条件下难以稳定跟踪目标路径的问题,提出一种考虑履带车辆滑动转向特性的改进模型,并以此为被控对象设计基于深度强化学习方法的路径跟踪控制器.首先,基于球?面接触原理建立履带车辆的动力学模型.其次,提出基于实车稳态转向实验数据的滑移率估计方法,并结合履带车辆的滑动转...     

双侧电驱履带车辆模糊自适应滑模转向控制

针对履带车辆在行驶过程中,由于路面条件非线性变化导致的车速和转向角速度跟踪存在时滞和不稳定的问题,基于履带车辆转向运动学和动力学分析,提出了一种基于滑模变结构的转向控制方法,并将履带车辆的控制系统进行解耦,分别控制车速及转向角速度.采用积分滑模控制算法,设计了能够适应路面变化的车速控制器;引入模糊控制柔化控制信号,降低滑模抖振,并结合自适应调节设计了能够适应转向阻力非线性不确定的转向角速度控制器.运用MATLAB/Simulink软件对系统进行转向控制仿真分析,与传统比例-积分-微分(PID)控制相比较,车辆行驶速度与转向角速度跟踪响应速度分别提高了1.9 s和0.5 s,转向角速度跟踪精度提高了4％.仿真结果表明:所提出的算法具备响应速度快、抗扰动能力强的优点,能够实现履带车的稳定转向.     

海底摆臂型履带式移动平台的越障性能

采用摆臂型履带车方式作为大洋矿产资源采矿的海底移动平台方案。针对该方案,从运动学的角度开展海底摆臂型履带式移动平台越障机制分析,得其摆臂摆角和车体仰角及越障高度的临界曲面关系图;基于多刚体理论,采用ADAMS/ATV软件,建立海底摆臂型履带式移动平台的三维动力学模型和虚拟样机,对其翻越障碍的动力学进行仿真研究。研究结果表明:越障能力仿真结果与越障能力理论结果的相对误差小于7%,越障能力提高46%;海底摆臂型履带式移动平台的建模与仿真正确,且具优良的越障性能。     

基于新型双功率流差速转向机构的履带车辆转向性能

转向机构直接影响履带车辆的转向性能。传统机械式双功率流差速转向机构只能实现数目有限的转向半径,并且往往需要制动器等元件,为此,设计一种具有连续转向半径且可避免磨损的新型机械式双功率流差速转向机构;建立差速转向机构的两电机轴(输入)转速与两半轴(输出)转速的运动学模型。根据两半轴转速与履带车转向半径之间的关系,得到履带车的两电机轴(输入)转速与转向半径的运动学模型;建立考虑履带宽度以及滑转、滑移的履带车稳态转向数学模型;最后进行运动仿真和理论分析对比研究。研究结果表明:对差速转向机构的转速仿真结果与理论值相对误差最大为1.50%,且能够使履带车辆实现任意的连续转向半径,该研究成果能为履带车辆的电机选取、转向控制以及结构优化等提供理论参考。     

全地形铰接式履带车辆原地转向运动学与动力学建模

针对铰接式履带车辆原地转向过程中的运动学参数与动力学参数求解计算问题,在研究铰接式履带车原地转向工作机理及借鉴现有双履带车转向研究方法的基础上,采用数学建模的方法建立铰接式履带车原地转向运动学与动力学模型,从理论上推导用于分析计算铰接式履带车原地转向时的转向半径、转向角度、转向驱动力矩、履带受到的摩擦阻力及摩擦阻力矩、铰接点处受到的阻力及阻力矩等的计算公式,并结合某一具体车型进行数值求解,最后采用虚拟样机技术对所建立的理论模型进行验证。研究结果表明:该研究成果能为铰接式履带车辆的结构设计及评价整车机动性能等提供理论依据。     

悬挂特性参数对履带车辆随机路面越野平顺性能影响

研究履带车辆悬挂系统参数对履带车辆最高越野时速的影响.建立了多轮车辆的线性2自由度模型(垂直及俯仰),以不同路面等级的随机路面作为模型输入,对不同悬挂刚度、车辆速度及悬挂阻尼的模型进行仿真计算.结果表明,提高悬挂的动行程和减振器的散热能力能够显著提高履带式装甲车辆的最高越野时速.     

履带式移动机器人的转向特性

为了描述履带式移动机器人的转向特性,考虑机器人履带的横向阻力为线性分布、履带与地面的接触压力为线性分布的情形,分别建立低速和高速转向时机器人的转向阻力矩模型,以表征机器人转向时所受的地面阻力矩。基于直线运动总功率与转向运动总功率之比来表明机器人转向的难易程度,分析机器人在大半径和小半径转向运动时的灵活性。采用转向功率校核电动机的额定承载能力,分析机器人的结构参数、转向半径与转向功率的关系。研究结果表明:机器人的转向半径越大,转向越灵活,外侧履带驱动轮转向功率越小;机器人滑移角越大,转向功率校核系数越大,外侧履带驱动轮功率越大;为机器人的结构参数优化和电动机的选择提供依据。     

履带车辆行驶速度对负重轮动位移的影响

针对地面-履带-负重轮耦合系统激励特性的复杂问题,在不考虑履带影响的基础上,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,利用动力学方程实现了负重轮动位移的理论计算.建立了履带车辆的多体动力学仿真模型,对多种工况下的负重轮动位移进行模拟,并与理论计算结果作对比,分析负重轮动位移随车辆行驶速度的变化规律.研究成果为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行位移激励加载控制提供了技术支持.     

基于系统响应的履带车辆路面识别方法

为提高履带车辆对不同路面适应能力,基于多体动力学仿真平台建立履带车辆及多种路面动力学仿真模型.通过履带车与路面模型的行驶仿真,采集车体质心动力学响应时域信号,并应用小波变换分解该信号.采用距离评估技术提取上述分解信号的敏感特征向量,利用BP神经网络基于上述敏感特征向量提出路面识别方法.搭建小型履带模型车测试系统,使模型车行驶于实际路面并进行现场测试,采集测试过程中履带模型车车体质心、负重轮及履带板动力学响应时域信号,对提出的路面识别方法进行验证.结果表明,该路面识别方法识别精度达到99%,该方法对路面类型具有高度识别能力.     

军用车辆悬挂馈能影响因素分析及馈能潜力试验

为解决现有研究中车辆悬挂馈能潜力存在较大差异、馈能影响因素的影响不一致,以及大多数的分析结果停留于仿真等问题,以某型军用轮式能源保障车为平台,通过建立理论模型,推导悬挂指标计算公式;并以某型履带式装甲车辆为对比,对馈能潜力及其影响因素进行仿真分析;并通过实车试验验证。结果表明:减小悬挂刚度或增加车轮刚度均有利于馈能;路面激励越大,馈能潜力越大;但同时会对乘坐舒适性造成影响。在C级及D级以上路面的部分工况下,整车可馈能功率达到百瓦级以上时,馈能更有价值;同等条件下,履带车馈能潜力为轮式车的4.374 2倍,馈能更适用于越野车、军用车及重型车辆。     

基于线性二自由度模型的多轴车辆转向特性仿真

在重型多轴车辆智能化、无人化的发展趋势下,需要开展车辆横向动力学研究.针对某六轴车辆,通过建立多轴车辆线性二自由度转向模型,开展转向特性稳态分析和瞬态分析.仿真结果定性地表明采用多轴转向技术能够有效提升车辆转向机动性,为后续转向控制器设计提供了理论支撑.     

汽车操纵逆动力学力输入识别研究

提出了在不同汽车跟踪同一指定路径的情况下,汽车操纵逆动力学力输入识别的仿真研究方法.该方法以线性3自由度汽车方向盘转矩输入为数学模型,运用最优控制理论识别方向盘转矩输入.用直接配置方法将最优控制问题转化为非线性规划问题,用序列二次规划方法对转化后的非线性规划问题进行求解.仿真结果表明:利用该方法计算出来的路径跟踪性良好,且可以比较跟踪同一路径的不同汽车的操纵性能.     

履带中心距对履带车辆转向动态性能的影响分析

针对履带车辆由直驶状态切换到转向状态的动态过程展开研究,分析了履带中心距对转向动态性能的影响,结合履带车辆最常见的独立式转向进行动力学分析和仿真,结果表明履带中心距对转向的动态响应时间有很大影响,中心距越大则转向响应时间越短,且两者基本呈线性关系.     

最优控制在汽车操纵逆动力学的应用

提出了一种最优控制理论在汽车操纵逆动力学应用的研究方法.该方法基于最优控制理论,运用改进的直接多重打靶非线性规划方法求解方向盘转矩输入.通过仅假设出节点处的控制变量值,将最优控制问题转化为非线性规划问题,运用序列二次规划方法对转化后的非线性规划问题进行求解.利用该方法仿真出了两类车跟踪同一路径的结果.结果表明,该方法能够使汽车很好地跟踪所希望的路径,而且该方法在求解最优控制问题时更方便,收敛更快.     

基于遗传PID的动静液复合转向优化控制研究

由于履带车辆常运行于恶劣的环境中,采用动静液复合转向机构的某型履带车辆在转向过程中,静液系统压力存在较大的波动,严重影响了车辆的转向等性能.为了使履带车辆动、静液系统配合平稳,采用电液比例阀替代实车上采用的充油阀,并在Matlab仿真平台下建立了动静液复合转向的系统模型,对转向过程的静液系统压力变化等情况进行了仿真.为了改善系统的综合性能,设计了遗传PID控制器,控制器可根据静液系统压力波动状况实时控制进入液力耦合器的油量.仿真结果表明,改进后的系统工作过程平稳,动态响应迅速,能够很好地抑制了转向过程中静液系统压力的波动,提高了车辆转向的综合性能.