履带车辆液压机械差速转向操纵系统性能分析

液压机械差速转向机构是结合了液压传动无级调速和机械传动高效率等优点的一种新型履带车辆转向机构。本文根据履带车辆的转向特点,对液压机械差速转向操纵系统组成及工作原理进行分析,建立转向操纵系统运动模型和仿真模型,仿真分析其动态特性。仿真结果表明,所设计的转向操纵系统具有良好的稳定性和动态特性,能满足履带车辆液压机械差速转向行驶要求。     

高速履带车辆转向载荷比分析与试验验证

为研究履带车辆稳态转向载荷比的变化规律,根据履带车辆转向过程中履带与地面之间的相互作用关系,建立了履带车辆稳态转向模型和履带车辆转向载荷比模型。分析了转向机构、接地压力分布形式、转向速度对转向载荷比影响。最后对某安装差速式转向机构的履带车辆开展了稳态转向试验,进行数据处理和结果对比。结果表明:车辆转向载荷比试验数据与理论计算结果有很好的一致性,验证了转向载荷比模型的准确性,为下一步履带车辆转向机构动力源的设计奠定了一定的基础。     

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.     

履带车辆软地面稳态转向驱动力计算模型

通过对履带车辆稳态转向时接地履带剪切位移计算式的引入,根据接地履带与地面间的剪切应力与剪切位移及驱动力与剪切应力计算关系,考虑接地履带滑转(滑移)及转向中心偏移等因素,建立了履带车辆软地面稳态转向驱动力计算模型。参考某型号橡胶履带拖拉机已知参数进行了试验及仿真分析,仿真结果与试验结果有较好的一致性。     

零差速式综合传动履带车辆的转向动态特性

针对履带车辆转向时的直驶滚动阻力、转向离心阻力、直驶加速阻力、转向刮土阻力和转向加速阻力等对转向动态特性的影响,以良好路面(如水泥路、农村公路)上的中心转向、液压转向调速系统工作压力和其最高安全压力关系研究为基础,采用零差速式液压转向综合传动,合理匹配转向传动机构,得到了能够保障车辆应对各种转向工况时的工作压力.试验表明:工作压力为最高安全压力的60%～80%时,可保障车辆具有良好的动态转向稳定性.     

大型履带式液压凿岩台车原地转向能力研究

针对大型履带式液压凿岩台车原地转向能力展开研究。以车辆-地面力学理论、履带车多刚体建模理论为基础,在多体动力学软件Recur Dyn中构建了整车的动力学模型,分析了三种路面条件下履带式车辆的结构参数即履带接地长度与履带中心距比值L/B对转向能力的影响。仿真结果表明,结构参数L/B对履带式车辆的转向能力有很大影响;履带车辆在软地能够转向必须满足L/B小于1.7,且当L/B越小,履带车转向能力更好;对于在硬地转向,L/B越小,履带车辆转向稳定性更好。仿真结果与理论分析相符合,互为验证,研究工作对大型履带车辆行驶操控和结构优化设计提供了新思路。     

特种履带车辆小半径转向功率匹配机理研究

针对特种履带车辆小半径转向功率匹配难以计算的问题,建立了特种履带车辆小半径转向功率匹配计算模型,推导出在考虑履带接地比和履带宽度的情况下,该特征车辆小半径转向功率匹配的修正模型,并利用某型军用特种履带车辆的相关参数对该模型进行了仿真,结果表明:小半径转向功率匹配随转向半径变化而变化,转向内侧履带较外侧履带变化更明显;转向摩擦阻力矩对功率匹配特性影响更大;该仿真结果与某型军用特种履带车辆电机功率选型相一致。这为特种履带车辆驱动部件选型及整机结构设计提供了一定的理论依据。     

履带滑移和转向中心线偏移对车辆稳态转向特性的影响

履带车辆的稳态转向特性直接影响到其工作效率以及安全性。本文建立了履带车辆稳态转向的数学模型并提出了数值求解方法,将履带滑移半径以及转向中心线移动量作为其稳态转向特性的评价指标,并进行了仿真分析,结果表明:随着转向半径和车速的变化,滑移半径以及转向中心线移动量的增大或减小,影响车辆的转向稳定性。     

遥控履带车辆的转向控制方法

为提高遥控履带车辆的操纵稳定性,研究了转向控制系统的控制方法.遥控履带车辆的转向控制由转向控制系统执行遥控驾驶指令控制转向拉杆行程予以实现.基于系统输入/输出关系构建了遥控转向操纵闭环系统模型,分析了遥控车辆的转向操纵特性.从人工转向操纵的特点出发,针对遥控信息环节引入的时间滞后,设计了预测和断续转向控制方法.试验证明,转向控制方法能够满足遥控履带车辆的方向控制要求.     

基于行星传动的双模混合动力履带车辆传动系统结构设计

该文提出了一种具有双输出的混联式混合动力履带车辆的传动系统结构设计。该结构具有双输出轴分别连接左、右履带,通过与3排行星齿轮结构连接,可以实现两侧履带的精确独立控制,通过控制发动机工作状态,使车辆的运行效率最优,在充分保证直线行驶性能的同时,增强行进中转向能力。相比于现有的复杂混合动力履带车辆传动系统,该设计可以省去转向机构,并提升系统综合运行能力。采用自动建模的方法对所有可行结构进行动力学分析,结合不同结构类型的特点确定双模结构组合方式。通过系统特性初筛、性能精细筛选得到满足设计要求的结构。通过动态规划算法对所选结构进行典型工况下的燃油经济性分析。仿真结果表明,得到的最优方案比目前常用的串联式混合动力履带推土机具有更优的直线行驶、转向行驶和燃油经济性能。     

三轴汽车多轮转向技术研究

研究三轴汽车的转向控制方式.通过建立三轴汽车全轮转向二自由度模型,推导三轴汽车全轮转向系统的动力学方程;运用数值仿真方法,研究三轴汽车全轮转向,前、后四轮转向,前轮转向等不同转向方式下的稳态横摆角速度增益,以及相同转向方式下中轴相对于质心的纵向距离对稳态横摆角速度增益的影响.仿真结果表明,三轴汽车全轮转向是最好的选择.     

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.     

多轴转向车辆模型跟踪控制分析

为降低对多轴转向车辆的控制难度,在考虑前轴机械转向对车辆转向性能的影响的基础上,对多轴转向车辆动力学模型进行了改进,将前轴车轮转角隐含到控制变量中;在改进的动力学模型的基础上,利用模型跟踪控制理论结合极点配置方法对多轴转向车辆进行了分析,得到车辆在不同车速情况下的横摆角速度和质心侧偏角的瞬态响应和频域特性.分析结果表明,利用模型跟踪方法对车辆进行控制,能获得较理想的跟踪效果,车辆在高速时瞬态响应没有超调量,响应时间缩短,提高了车辆在高速时的稳定性.     

基于滚动预瞄模型的纯跟踪算法

针对无人驾驶车辆采用纯跟踪算法对不同曲率路径跟踪时,出现道路适应能力弱和跟踪精度差的问题,提出一种基于代价的滚动预瞄模型(rolling preview model, RPM),以提高纯跟踪算法跟踪精度与鲁棒性。首先,根据车辆运动学与阿克曼转向几何,提出预瞄轨迹的确定方法以及预瞄轨迹与待跟踪路径间的几何约束;其次,设计道路弯曲度加权项并构建目标函数对预瞄轨迹进行优化,以获得预瞄距离的最优值;最后,在ROS/Gazebo仿真环境下设置不同初始状态与不同曲率的工况进行对比仿真实验,并在空旷环境中对8字形路径进行实车跟踪实验。实验结果表明,所提出的滚动预瞄模型能够根据预瞄轨迹与待跟踪路径的几何关系有效调节预瞄距离,相较于麻省理工(Massachusetts Institute of Technology, MIT)算法和Stanley算法,滚动预瞄模型在特殊初始状态、大曲率道路下有利于跟踪精度的提高。     

静液传动履带车辆转向神经元自适应PID控制

为实现静液传动履带车辆快速稳定转向,且转向轨迹可控,基于双侧轮边液压驱动结构特点,提出了转向时外侧马达排量采用压力、发动机转速双参数控制,内侧采用神经元自适应PID控制以跟随外侧的转向控制策略. 在Matlab/Simulink中建立了包含基于S函数的神经元PID控制器和综合控制策略Stateflow模块的整车模型,对转向控制进行仿真分析,阶跃输入时,神经元PID比传统PID控制能有效抑制系统超调量,加快系统响应速度;不同转向工况仿真结果表明:神经元PID控制具有较好的目标跟随能力,提高了系统的实时性和鲁棒性,使得静液传动履带车辆具有良好的转向性能.      

电传动履带车辆原地转向控制与D2P实时仿真

为了提高电传动履带车辆的原地转向性能,从履带车辆原地转向动力学模型出发,提出一种基于双电机力矩控制的电传动履带车辆原地转向控制策略,首先增大电机力矩初始值以提高转向响应速度,进而将方向盘转角信号引入横摆角速度负反馈增益从而实现驾驶员对转向速度的控制.使用D2P快速原型开发系统构建了履带车辆原地转向“驾驶员+控制器”在环仿真平台,通过实时仿真对所提出的控制算法进行了验证,结果表明设计的控制策略正确有效,且具有良好的实时性.     

基于意图辨识的线控汽车紧急转向控制方法

针对线控转向汽车在紧急转向时,按理想转向传动比控制得到的横摆角速度动态响应慢、超调量大、稳定时间长的问题,提出了一种基于驾驶员转向意图辨识的横摆角速度反馈控制方法.该方法在正常转向时,车辆按照理想转向传动比控制;在紧急转向时,在理想转向传动比控制基础上,叠加横摆角速度反馈控制.车辆紧急转向引入驾驶员转向意图辨识环节,以判定何时叠加横摆角速度反馈控制.转向意图辨识利用多维高斯隐马尔可夫模型建模,通过离线训练参数、在线辨识识别的方式实现.实验验证结果表明:该方法能够有效降低线控汽车瞬态转向响应的超调量、减少稳定时间.