电传动推土机稳定转向的动态高型控制策略

针对双侧电传动履带推土机在剧烈变化的地面负载下转向时,其转速控制策略难以保证稳定转向的问题,提出了动态高型控制策略.在转速控制的基础上,动态地增加系统的积分环节,同时增大系统的速度误差系数和加速度误差系数,加快误差收敛速度,并保证推土机行驶速度以及转向角速度实时高精度地跟随目标值,从而确保电传动推土机的稳定转向.仿真结果表明,动态高型控制策略适用于双侧电传动推土机稳定转向的控制过程,且其控制性能优于转速控制策略,是一种简单有效的控制策略.

全轮驱动铰接车稳定转向控制策略研究

为避免全轮驱动铰接车转向失稳和车轮打滑时驱动力降低的问题,提出一种满足铰接车运动特性的分层控制策略。该策略考虑驾驶员实际可操纵输入指令,上层控制基于2-DOF参考模型计算铰接车稳定行驶的期望横摆角速度和质心侧偏角,并通过PID控制器计算其稳定行驶所需的附加横摆力矩;下层控制通过改进基于滑移率的驱动力控制方法,提出满足总驱动力和附加横摆力矩的转矩分配控制策略,保证了铰接车稳定转向的同时具有足够的驱动能力。最后通过搭建的整车7-DOF动力学模型,通过MATLAB/Simulink仿真实验,将所提出分层控制策略与等转矩控制进行对比,验证了所提出的分层结构设计的铰接车稳定转向控制策略的有效性,能够提高铰接车转向行驶稳定性,降低能耗。

混合动力汽车转向稳定性多传感器融合控制技术

为了满足汽车行驶稳定性要求,当前依托于单一传感信息进行转向控制,容易忽略很多影响因素,使得控制后汽车转向质心侧偏角依旧较大。因此,混合动力汽车提出转向稳定性多传感器融合控制技术。考虑混合动力汽车转向过程中的动态特性,构建转向动力学模型,并计算出车辆理想横摆角速度。深入分析横摆角速度、滑移率对车辆转向稳定性的影响,得出期望的横摆力矩和滑移率调整力矩。将汽车转向稳定性控制问题看作二次规划问题,结合BP神经网络和常规PID控制器,设计转向稳定性控制算法,利用车辆转向参数的理想值、实际值和偏差值推算出稳定性控制参数。结合融合多传感器实时采集信息,推算出汽车转向姿态误差代入控制结构中,给出优化后的控制参数。实验结果表明:新提出的控制技术应用后,车辆转向的质心侧偏角不超过±0.012 rad/s,满足了混合动力汽车转向行驶要求。

轮式移动机器人平面驱动转向稳定区域研究

为判断移动机器人的平面运动稳定性,提出了一种以能量耗散理论为基础的驱动转向稳定区域求解方法。建立了移动机器人平面运动五自由度动力学模型,通过移动机器人能量耗散过程分析,求解移动机器人的平面运动驱动转向稳定区域,将仿真结果代入到ADAMS模型中进行了动力学特性分析及正确性验证。结果表明:通过能量耗散理论所求的平面运动驱动转向稳定区域与仿真运动分析结果一致,可为移动机器人的运动稳定性研究提供动力学判据。

基于模型预测控制的分布式驱动底盘转向稳定性控制研究

针对分布式驱动移动底盘转向时稳定性较差与响应速度慢的问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)方法的移动机器人底盘转向控制策略.上层控制器基于7自由度动力学模型,以最优横摆角速度、质心侧偏角和侧向车速为目标,考虑多种约束,采用二次规划算法求解移动机器人底盘输出的合力矩,并转化为车轮转角进行控制输入.下层控制器将根据最佳滑移率求解驱动力及制动力.最后,采用CarSim与Simulink开展联合仿真,搭建实车验证平台,选取正弦线和双移线工况展开实车实验,结果表明基于MPC的分布式驱动移动底盘转向稳定性控制策略是有效性的.

客车急转工况下转向稳定的横向力系数与转弯半径计算

针对客车快速转弯或变道过急等急转工况易发生侧滑或侧翻等问题,提出采用横向力系数作为客车急转工况下转向稳定的评估指标,推导考虑悬架的横向力系数计算式;通过分析横向力系数对行驶稳定性的影响,定义了客车急转工况下横向力系数的预警阈值、危险阈值及其与车速的关系;面向主动安全控制,提出基于横向力系数阈值的转向稳定的转弯半径计算模型,选取典型客车参数,采用对比分析法对计算模型进行仿真验证,模型所得结果正确有效,与IPG Truck Maker所得极限值接近,并具有1.15~1.30倍安全系数.研究结果可为客车急转工况下的转向稳定评估及主动控制提供理论参考.

非线性轮胎侧向力对汽车转向稳定性的影响

为分析轮胎侧向力对汽车转向稳定性的影响,建立了非线性轮胎侧向力模型并通过四自由度整车动力学模型计算了不同车速下汽车质心侧偏角、车身侧倾角和前轮转角响应。基于ADAMS的虚拟试验和实车试验结果表明:汽车高速转向行驶时,非线性轮胎侧向力模型能更准确地反映出汽车运动状态的响应,各状态响应的平均绝对误差能控制在相应状态幅值的10%以内。研究结果对汽车稳定性控制系统的设计具有理论指导意义。

前轮主销后倾角对高速转向稳定性的影响

为提高车辆高速转向时的行驶稳定性,通过建立整车二自由度模型和转向系统力输入动力学方程,用Routh-Hurwitz稳定判据推导了前轮主销后倾角与转向稳定极限车速匹配关系计算式。用样车进行了实例计算和试验研究,试验结果验证了理论分析与计算式的正确性,表明该计算式对前轮主销后倾角与转向稳定车速的关系有一定预测性。

履带式车辆斜坡转向稳定性研究

根据履带式车辆的运动特点,运用数力学中矢量分析理论和方法,推导了接地比压为线性分布时履带式车辆在斜坡上转向时,瞬时转向中心偏移量与车辆重心位置、转向半径、行进速度、加速度、车辆方位相互关系的计算公式。在此基础上,分析了瞬时转向中心偏移量的变化规律及影响因素,指出了导致转向不稳定的因素。

车辆转向的稳定性非线性分析方法

根据协同学和非线性动力学原理,通过对车辆—轮胎系统非线性模型的分析,利用轮胎魔术公式的逐点一阶Taylor展开式,建立车辆转向系统势能函数方程。通过对势能函数曲面的分析,发现车辆转向系统的稳定区域是由车身侧偏角和横摆角速度确定的极限环,并揭示出车辆转向失稳的机理。最后,利用李亚普诺夫函数对势能函数方程进行能量变化趋势验证,进而证实所建立转向系统势能函数方程的有效性和正确性。

转向架横向稳定性的实时在线监测

铁道车辆转向架的横向稳定性是指车辆以较高的速度在平直线路上运行,某一振型的振幅随着时间的延续而不断地扩大,这时就出现蛇行运动失稳。高速铁道车辆的研究急需关注的问题是防止出现蛇行失稳。通过在线实时监测其失稳是保障安全的手段之一,而如何实时监测蛇行失稳需要有满足时间约束条件的监测诊断算法,该算法即要满足有关标准的条件,又要具备实时监测的条件。研究了利用高斯混合模型(GMM)算法监测构架横向稳定性的机理与实现过程。该算法在25T列车安全监测系统得到应有,实践证明符合实时监测要求。

牵引电机架悬参数对动车转向架稳定性的影响

建立了转向架系统横向动力学模型,结合模态分析技术,通过多参数仿真计算,发现电机悬挂参数和质量参数对稳定性的影响很大,并且存在一个电机悬挂最佳频率,小于该频率时系统可获得较高的稳定性;计算结果还表明,一系悬挂参数、二系悬挂参数和轮轨参数对最佳频率的影响很大。

车身侧倾时前轮主销后倾角对转向稳定性的影响

为了提高4×4越野车弯道高速行驶的稳定性,计及前轮定位参数的影响,建立了转向行驶时整车4自由度动力学模型;计算了车辆在不同车速下,不同前轮主销后倾角时的横摆角速度瞬态响应。结果表明,车速提高时,横摆角速度超调量增大,稳定时间延长;而在适当范围内增大主销后倾角,可减小横摆角速度超调量和稳定时间,改善高速行驶车辆的转向稳定性。同时说明主销后倾角对横摆角速度超调量有阻尼作用。

基于多目标SMC汽车转向稳定性研究

为提高汽车转向稳定性,针对主动前转向(AFS)系统提出了一种基于可变传动比转向系统(VGRS)的多目标滑模控制(SMC)策略。首先依据AFS系统工作原理,建立了VGRS执行器数学模型,构建了控制器输出转向角与实际前轮转向角之间的关系。然后以双自由度汽车控制模型为基础,运用滑模变结构控制原理,设计了以侧滑角和偏航率为控制变量的滑模控制器,分析了该控制系统的稳定性。最后利用MATLAB和Simulink软件,在仿真平台上分别进行开环和闭环转向稳定性控制的仿真试验,结果表明,与模糊PID策略相比,SMC策略中的侧滑角和偏航率均有所降低,表明SMC策略能有效提高汽车转向稳定性。

半挂汽车转向稳定性反馈线性化控制

建立了半挂汽车非线性动力学模型,分析了车辆在低附着系数路面上高速转向行驶稳定性。采用遗传算法和相平面法估计了行驶速度为16.7～25m/s时车辆稳态前轮临界转角。基于非线性反馈线性化跟踪控制理论,以牵引车横摆角速度和铰接角为控制对象,设计了半挂汽车前轮主动转向和鞍座直接横摆力矩联合控制的前馈和反馈复合控制器。车辆高速阶跃转向和单移线工况仿真结果表明:联合控制器对于提高半挂汽车横向稳定性效果较好。

基于动力学分析的差速驱动AGV原地转向稳定性研究

针对偏心式差速驱动货叉自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在原地转向过程中出现旋转中心偏移,进而影响AGV原地转向稳定性的问题,采用动力学分析与仿真相结合的方法对差速驱动AGV原地转向稳定性进行研究。建立AGV原地转向动力学模型并对车体侧滑等现象进行分析,推导AGV原地转向稳定性的相关公式,获得影响AGV原地转向稳定性的结构参数和运动参数。通过动力学分析软件ADAMS仿真,仿真结果验证公式的精确性以及获得各参数对AGV原地转向稳定性影响规律。根据推导公式与仿真结果,获得优化的结构参数和运动参数,优化后的AGV原地转向稳定性显著提高。

丘陵山地农田信息采集车斜坡转向稳定性分析及模拟

针对丘陵山区精细农作时农田信息数据采集困难的现状,设计了一种新型的丘陵山区农田信息采集车,为了提高其坡道上的横向运动稳定性,设计了一种液压差高装置。运用矢量分析的理论和方法,对其进行了坡地转向稳定性分析,并做了相应的模拟仿真。结果表明,该调平装置能够很好地增加信息采集车在斜坡转向时的横向稳定性。

两轮自平衡机器人转向稳定性优化研究

由于两轮自平衡机器人具有占地小、可零半径转弯等特点,该类机器人被广泛用于个人交通工具和机器人移动平台。当两轮自平衡机器人快速转向时,由于重心较高,机器人受离心力影响容易侧向倾覆。针对两轮自平衡机器人转向稳定性进行了分析,在此基础上为传统两轮自平衡机器人增加了摇摆自由度。利用摇摆自由度,机器人可以在转向时主动配置重心位置,进而提高了机器人转向稳定性和安全性。在建立机器人动力学模型基础上,设计了摆动自由度控制器,并通过实验验证了可行性而有效性。

基于MATLAB/SIMULINK的车轮外倾角对车辆高速转向稳定性的影响研究

基于Matlab/Simulink建立了考虑汽车车身侧倾转向的3自由度仿真模型,研究了车轮外倾角对汽车高速转向稳定性的影响。结果表明前轮正外倾角、后轮负外倾角有利于提高转向稳定性,特别是在大转角的危险工况可以避免发生侧滑和侧翻。

基于agents系统的汽车转向制动稳定协同控制

为了解决车辆转向过程中防抱死制动稳定性问题,提出multi-agents协同控制方法。首先利用黑板规则,根据转向系统和各个车轮agent状态以及整车状态进行任务协同,得到使汽车转向制动稳定的期望参考值。这些值可以自适应调节。其次在车辆伺服系统中采用改进自抗扰控制方法设计汽车纵向控制器和转向控制器,使伺服控制系统有更好的鲁棒性能进行精确跟踪期望输入命令。最后用仿真结果验证所设计的鲁棒自适应控制算法的稳定性和有效性。