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.     

基于土-履应变的履带机器人转向阻力矩建模与分析

为了准确描述小型履带式地面移动机器人转向运动,建立准确的控制模型,讨论了其转向阻力距的建模方法.采用传统的阻力均匀分布方法,分别建立了高速、低速时机器人的转向阻力模型.引入应力-应变理论提出了横向阻力、正压力线性分布时的阻力矩模型.将该模型中的横向阻力非线性化分布,改进了计算模型.在不同行驶路况下转向的仿真计算和分析表明,与传统的转向阻力矩模型相比,基于应力-应变理论的转向阻力矩模型能更好地反映地面与履带间受力情况.     

基于胎/路啮合作用的纹理化路面行车稳定性分析

为了给隧道水泥混凝土路面纹理设计提供指导,对路面进行纹理化参数设计试验,并以此来保证行车的稳定性,减少隧道行车的横向摆振效应。由于目前水泥混凝土路面纹理参数设计理论缺乏相应的依据,在分析轮胎与粗糙路面接触作用的基础上,基于压力胶片测试技术考虑胎/路啮合特性对车辆轮胎的转向阻力矩计算方法进行了优化。通过依托项目的隧道纹理化路面和室内试验,对四种不同路面的轮胎接触特性进行分析,提出一种基于实际测量的胎/路接触应力分布的原地转向阻力矩评价方法。结果表明:根据实测的轮胎接触应力计算得出汽车轮胎转向阻力矩,可有效地表征轮胎的转向阻力矩状态;纹理化水泥混凝土路面汽车转向阻力矩比沥青路面上高10%～20%,加之纹理化构造与轮胎纵向沟槽的啮合作用产生较大的侧向力矩,导致纹理化路面的行车稳定性较差;通过设置一定的刀组间距进而干涉轮胎与道路的接触界面,最终达到降低轮胎转向阻力矩的目的。     

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。     

主动后轮转向四轮独立驱动车辆的协调控制

为了改善四轮转向车辆在高速工况下的转向灵敏度不足问题,并提高四轮转向车辆在低附着路面下的稳定性,以主动后轮转向/四轮独立驱动车辆为研究对象,基于分层协调闭环控制策略,设计了主动后轮转向(active rear wheel steering,ARS)和四轮转矩分配(four-wheel torque distri-bution,4WTD)的协调控制系统.首先,以车辆质心侧偏角为控制目标,设计了前馈+反馈的主动后轮转向控制器;然后以车辆横摆角速度和期望纵向车速为控制目标,设计了四轮转矩分配控制器;最后设计了基于规则的协调控制器,合理分配各子控制器的工作区间.通过搭建CarSim/Simulink联合仿真平台,对所设计的协调控制系统进行了仿真验证.仿真结果表明,所设计的协调控制系统达到了提高四轮转向车辆性能的控制目标.     

四轮转向干预下电动助力转向控制策略研究

四轮转向（4WS）车辆相较于前轮转向（FWS）车辆具有更高的灵活性,其后轮转向在提高车辆操稳性的同时转向阻力矩也发生变化,使得原电动助力转向系统助力策略与四轮转向车辆不匹配,对行车安全产生影响.本文以线性二自由度车辆模型为基础,对比分析了前轮转向车辆与四轮转向车辆的转向特性,提出电动助力转向修正控制策略.仿真结果表明,角阶跃工况下,有助力修正的四轮转向车辆,驾驶员操纵方向盘力矩与驾驶前轮转向车辆基本一致,既保证了四轮转向车辆低速时的操纵轻便性,也兼顾了高速时的操纵稳定性.     

基于转向几何的主销轴线角度和位置的解算

悬架几何布置未知的情况下,利用悬架K&C试验台的转向几何试验,对主销轴线位置和角度进行了分析,并对主销偏移距进行推导。根据四轮定位的原理,计算出主销内倾角和主销后倾角的初值;通过分析车轮转动时轮心相对于主销轴线的运动,推导出主销横向偏移距及主销纵向偏移距的算法;进而通过主销横向、纵向偏移距以及主销内倾角和主销后倾角,计算出内倾拖距和后倾拖距。     

基于转向几何的主销轴线角度和位置的解算

悬架几何布置未知的情况下,结合悬架K & C试验台的转向几何试验数据,对主销轴线位置和角度进行了分析和推导.根据四轮定位的原理,计算出主销内倾角和主销后倾角的初值;通过分析车轮转动时轮心相对于主销轴线的运动,推导出主销横向偏移距及主销纵向偏移距的算法;通过主销横向、纵向偏移距以及主销内倾角和主销后倾角,计算出内倾拖距和后倾拖距.     

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。     

煤矿井下履带车辆转向阻力矩的计算

应用摩擦理论，根据履带与驱动轮、导向轮、支重轮和托链轮以及履带运动的不均匀性等造成的阻力，推导了履带行走时的内摩擦阻力矩；然后根据路面对履带的运行阻力、不稳定运行时的惯性阻力、转向阻力等，推导了履带转向时的外摩擦阻力矩；得出了一套适用于井下履带车辆转向阻力矩的计算公式。为煤矿井下履带车辆的设计计算提供了理论依据。     

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。     

分布式驱动铰接车电液复合转向模式的节能分析

利用分布式驱动铰接车各轮独立驱动的特点,提出了铰接车的整车刚性化差动转向方式,构建了以液压转向为主、差动转向为辅的复合转向模式。建立了铰接车差动转向的动力学模型,获得了铰接车行驶转向阻力与差动力矩的关系;以铰接车前车体差动转向为例,研究了差动力矩的分配方法,制定了铰接车差动辅助转向的控制策略。根据铰接车辆在单移线道路的仿真,对比分析了有差动、无差动控制下的液压转向系统能耗和电机能耗等。仿真结果表明,在不同载重、不同时速的转向工况下,通过合理地分配铰接车各轮转矩,电液复合转向方式可实现铰接车的有效节能。     

四轮独立转向无人车辆斜向行驶轨迹跟踪控制方法

针对四轮独立转向电动汽车转向系统成本高、但功能开发程度低的问题,提出一种车辆斜向行驶控制策略,优化四轮独立转向电动汽车换道过程中的行驶稳定性. 基于四轮独立转向电动汽车横向、纵向二自由度车辆模型,提出一种横纵向耦合轨迹跟踪控制方法,该方法基于线性时变模型采用模型预测控制（MPC）算法,对横向偏差、航向角偏差及纵向速度偏差进行闭环控制. 设计车辆稳定性控制器,包括横摆力矩控制器和转矩分配控制器,同时提高车辆轨迹跟踪精度和行驶稳定性. 最后搭建Simulink/Carsim/Prescan联合仿真平台,对四轮独立转向电动汽车双移线工况进行模拟换道仿真,仿真结果证明了斜向变道的可行性和横纵向耦合轨迹跟踪控制方法的有效性.      

履带式设备接地比压的分析

针对履带式设备标称的平均接地比压不能真实反映设备使用过程中地基的受压情况,且现有文献中没有对实际接地比压进行系统论述的实际情况,本文建立了履带式设备工作过程的等效模型,基于履带接地面积内比压呈平面分布的假设,系统推导了各种工况下最大接地比压的计算公式,包括设备重心在行走部X向对称面、Y向对称面、不在行走部对称面上三种工况下设备接地比压计算模型。为了保证设备工作过程中接地比压尽可能均匀分布,要求履带接地面积内任意位置的接地比压大于0,文中分别给出了三种工况下重心位置的约束条件,用以指导接地比压的设计和分析。     

重型卡车主销后倾角的设计研究

重型卡车品种繁多,各类车型对前轮定位参数的要求各不相同,文章基于车辆结构参数和轮胎侧偏特性建立前轮转向回正后回正力矩数学模型,从理论上获得重型卡车前轮主销后倾角的计算公式,根据转向回正力矩与回正阻力矩平衡方程式,以某重型自卸车为例,计算其主销后倾角,按照国标GB/T6323.4的要求进行转向回正试验,验证了理论分析和设计计算的正确性,为后期重型卡车设计提供了理论参考.     

横向动力学反馈控制的EPS仿真与试验

建立具有简化转向阻力矩模型的电动助力转向系统模型,提出基于横向动力学反馈控制的电动助力转向控制策略,运用Matlab/Simulink工具进行模型的时域仿真,通过实车试验验证所提出的控制策略.研究结果表明,基于横向动力学反馈控制的电动助力转向控制策略改善了车辆的动态性能,提高了车辆的稳定性,横摆角速度和侧向加速度反馈控制效果比单独横摆角速度反馈控制效果更好.     

六轮铰接车转向能力的分析与仿真

为了解决一般铰接车折腰转向空间利用率低的问题,设计了一种采用后轮转向方式的六轮摆臂铰接车。根据其结构特点,建立了铰接车转向力学模型,对其转向阻力矩和转向驱动力矩进行了理论分析,得出决定铰接车转向阻力矩大小的因素。利用多体动力学仿真软件RecurDyn建立了铰接车仿真模型,通过对转向阻力矩理论值与仿真值的对比分析,验证了理论计算方法的正确性。     

轮毂驱动电动汽车差动助力转向控制设计

基于差动助力转向的基本原理及助力特性分析结论,提出一种基于参考转向盘力矩的转向盘力矩直接控制策略,结合抗积分饱和变参数PI(比例-积分)控制算法,开发分布式驱动电动汽车差动助力转向控制器,并进行转向系统参数灵敏度分析和控制系统稳定性分析;设计机械转向系统故障容错策略.Carsim与Simulink联合仿真结果表明:常规工况下,所开发的控制器在保证车辆的操纵稳定性的同时,有效地减小了驾驶员的操纵负担;在机械转向系统故障的换道工况下,所开发的控制器实现了车辆的独立换道,提高了车辆行驶的安全性.     

五转向架城轨磁浮车辆的动力学

为了研究城轨磁浮车辆的动力学特性,利用Catia及ADAMS软件,通过合理简化,建立了五转向架城轨磁浮车辆的动力学虚拟样机模型,并对该模型进行了两种工况下的数值仿真.在静悬浮工况下,车体在垂向、横向和纵向都产生振动,但以垂向振动为主,通过分析垂向振动参数,证明车辆具有较好的平顺性指标.在R70m的弯道工况下,仿真值与计算值基本一致,验证了模型的正确性.     

转向工况下的分布式电动汽车稳定性控制

为提高分布式驱动电动汽车转向稳定性,解决传统神经网络控制算法收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出一种利用粒子群算法优化神经网络的比例-积分-微分(PID)转向稳定控制器,利用横摆力矩和滑移率调整力矩实现横摆角速度和各轮滑移率的控制。在此基础上研究了一种针对转向工况的最优力矩分配算法,通过模糊控制算法对驱动力矩进行修正得到驱动修正力矩,将其与横摆力矩和滑移率调整力矩一起作为二次规划问题进行最优分配,得到各轮最佳驱动力矩。基于联合仿真平台进行了双移线和蛇形等典型转向工况下的性能对比测试。结果表明:文中提出的算法能在保持车辆良好动力性同时维持稳定性,稳定控制器能将蛇形工况打滑现象降低36.4%,最优力矩分配算法能将双移线工况的稳定性提高31.2%。