Modeling and Kinematics Simulation of Hydro-mechanical Split Path Steering Device of Tracked Vehicle Based on CATIA

Based on the working principle of hydro-mechanical split path of tracked vehicle, a operating gear was developed which was controlled by steering wheel and match with transmission case. Then CATIA software was used to build the three-dimensional model and carry out dynamic simulation of the mechanism. The result indicates that the design of the mechanism fulfills the request.

考虑稳定性的4WD/4WS无人车路径跟踪控制策略研究

根据分布式四轮驱动/转向的无人车单轮独可控的特点,提出一种考虑稳定性的路径跟踪控制策略,以提升无人车在高速、低附着工况下的车辆稳定性:具体通过预瞄-跟随理论搭建路径跟踪控制器,实现对无人车规划路径的实时跟踪;并通过滑模控制理论对后轮转角和直接横摆力矩进行集成控制,考虑前后轴荷及路面附着系数实现转矩分配,提高车身稳定性。仿真结果表明:相对于未考虑稳定性的路径跟踪控制策略,考虑稳定性的路径跟踪策略在高速双移线工况下,平均横向跟踪误差下降5.2%,质心侧偏角峰值下降57.4%,横摆角速度峰值下降23%;在低附着山路工况下,平均横向跟踪误差下降9.1%,质心侧偏角峰值下降54.3%,横摆角速度峰值下降1.4%,车辆能够保持良好的跟踪能力和行驶稳定性。

小曲率路面车辆差动转向与横摆稳定性集成控制研究

为减小车辆在前轮转向系统失效的负面影响,保证转向系统的瞬态控制性能,本文提出差动转向控制与横向稳定性控制相结合的控制方法,通过调节左右轮毂电机转矩形成横摆力矩,实现对系统完全失效车辆的转向控制与横向稳定性控制。首先设计基于LQR差动转向控制器跟踪参考前轮转角与参考横摆角速度,保证车辆轨迹跟踪能力,然后设计基于模糊PID横向稳定性控制器跟踪参考质心侧偏角,保证车辆横摆稳定性,两者构成双闭环控制系统将控制量最终转化为横摆力矩,实现车辆的集成控制。最后通过Simulink-Carsim联合仿真验证,仿真结果表明差动转向系统能够在前轮转向系统失效情况下实现车辆转向控制,并在横向稳定性控制系统的作用下有效地提高了车辆瞬态控制性能。

基于高阶递归神经网络的AUV鲁棒控制方法

目的 提出一种基于高阶递归神经网络的AUV鲁棒控制方法。方法 利用结构简单但逼近效果优越的高阶递归神经网络,对建模不确定性和外部未知干扰进行估计,并将其补偿到输入控制律中,以提高控制性能。之后,基于HJI理论和Lyapunov稳定性分析导出神经网络权重自适应更新律和AUV自适应控制律,设计反步滑模方法作为对比方法,并进行仿真实验。结果 设计的基于高阶递归神经网络的AUV鲁棒控制方法的跟踪误差、调节时间等控制指标均优于反步滑模方法。设计的鲁棒控制方法可以控制AUV精确跟踪目标轨迹,同时具有优秀的控制性能和鲁棒性。结论 这一研究为AUV轨迹跟踪控制领域提供了一种高效且有效的方法,有望在复杂、不确定的水下环境中得到应用。

基于明轮的全向移动式无人船舶设计

该文针对现有垃圾清理船舶回转半径较大(尤其在小型狭窄水域中机动性差)等问题,设计了一种基于4个明轮的全向移动式无人船舶平台。文中首先建立该船舶的运动学模型,并进行了动力学分析;然后结合直流电机编码器的实时运动数据,利用模糊自适应比例-积分-微分控制算法实现了对明轮的稳定控制。实验结果表明:该全向移动式无人船舶能在艏向角不变的情况下,实现横向、纵向和斜向等方向的运动,其轨迹跟踪精度高,误差在10 cm内,实际航行跟踪轨迹贴合期望轨迹。该船舶具有无回转半径、吃水浅等优势,适用于小型狭窄水域中工作的无人船舶平台。

高机动履带车辆行驶啮合稳定性影响机理及仿真分析

本文在重点分析履带车辆推进装置啮合稳定性影响因素的基础上,通过履带车辆多体动力学仿真分析模型对其推进装置的啮合稳定性进行仿真分析,所得结果有助于履带推进装置的优化设计,为进一步提高履带车辆行驶系统的啮合稳定性奠定了基础。

履带式车辆斜坡转向时的动力学特性

运用数力学中矢量分析理论和方法推导了基于接地比压呈线性分布的履带式车辆在斜坡上转向时的瞬时转向中心偏移量、转向阻力矩、两侧履带所需牵引力、消耗的功率与车辆重心位置、转向半径、行进速度、加速度、车辆方位的相互关系的计算公式。通过计算机仿真和实例计算得出了上述各参数之间相互关系的曲线,分析了这些参数的变化规律,并将其与车辆在水平路面转向时的曲线进行了对比分析,为履带车辆两侧驱动轮力矩和功率的分配提供了参考依据。

基于打滑条件下的履带车辆转向分析

研究履带车辆转向性能时传统履带车辆转向理论不考虑履带接地段的滑转与滑移,计算结果与实际存在一定差别。在分析履带与地面相互作用的基础上,基于滑转滑移条件讨论履带车辆平稳转向的实际过程,导出了履带牵引力、制动力、转向阻力矩、转向半径和转向角速度的表达式,采用迭代法求其数值解,和传统转向理论的相关结果作了定量比较,并进行了实车试验。结果表明,考虑履带接地段打滑后相对转向半径约为不考虑打滑时的转向半径的1．5倍,即约为履带车辆接地长L与履带中心距B之比,转向角速度约为不考虑打滑时的2／3,考虑履带接地段打滑时转向半径与转向角速度同实车试验测定的数据相比误差在3％左右。表明建立的考虑履带打滑时的转向模型更符合履带车辆转向实际。

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。

履带车辆坡道转向特性研究

针对研究履带车辆坡道转向力学特性的必要性和重要性;根据履带车辆转向的运动特点,对履带车辆坡道转向条件进行分析,建立了坡道转向动力学模型,推导出压力中心偏移量、接地面瞬时转向中心偏移量、转向阻力矩、转向所需的制动力和牵引力随着履带车辆方位角的变化关系。通过实例计算,分析了接地面瞬时转向中心偏移量和转向所需的制动力和牵引力的变化规律及不同转向半径和坡度对转向稳定性的影响,指出了导致履带车辆坡道转向的不稳定因素。

考虑车辆稳定性的模型预测路径跟踪方法

针对目前车辆路径跟踪控制大多集中于跟踪的精确性,却忽略车辆行驶稳定性的问题,提出一种考虑车辆稳定性的模型预测路径跟踪方法.首先,以简化后的车辆动力学模型为基础,推导线性时变路径跟踪预测模型,增添表征车辆稳定性的质心侧偏角等约束条件;然后,对二次规划进行求解,添加向量松弛因子解决计算中出现的无解问题;最后,通过Carsim和Matlab/Simulink联合仿真对文中方法进行验证.仿真结果表明:基于文中所提方法设计的控制器能够在不同车速、不同附着系数下,保证跟踪参考路径较为精确的同时,还可以保证车辆的稳定性.

考虑土壤剪切变形的铰接式履带车辆转向性能

为了准确计算求解铰接式履带车辆行驶转向过程中的运动学和力学相关参数,在综合考虑土壤剪切变形和履带滑移/滑转的基础上,采用数学建模的方法建立了铰接式履带车辆行驶转向过程中转向液压缸的运动学模型、转向液压缸的力学模型、铰接式履带车的运动学模型以及履带与地面之间的力学模型;从理论上推导出铰接式履带车行驶转向过程中转向液压缸的角速度、角加速度以及转向半径、履带受到的土壤剪切阻力、转向阻力矩等参数的计算公式,并以某一具体车型为例进行了求解分析。最后采用虚拟样机对所建立的运动学和力学模型进行了验证。该研究成果能为铰接式履带车辆的平稳转向控制以及铰接机构的结构优化等提供理论依据。

高速无人驾驶车辆轨迹跟踪和稳定性控制

针对高速无人驾驶车辆运动控制过程中轨迹跟踪精度和稳定性难以同时保障的问题,提出综合前馈-反馈及自抗扰控制(ADRC)补偿相结合的横向控制算法.通过车速和道路曲率信息计算前馈稳态前轮转向角,将质心侧偏角引入航向偏差,以车辆航向角偏差和侧向偏差作为参考量进行反馈控制,通过前馈-反馈控制提升瞬态轨迹跟踪性能.设计自抗扰控制器,通过扩张状态观测器对未建模动态和内外界干扰进行估计,通过将后轮侧偏角控制在参考值附近来补偿前轮转角,提升无人驾驶车辆的转向稳定性和控制器的鲁棒性.不同工况下的仿真结果表明,利用该方法可以保证高速无人驾驶车辆稳定地跟踪期望路径行驶,轨迹跟踪偏差较小,对车辆参数变化和外界干扰具有较强的鲁棒性.

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。

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。

模型跟踪四轮主动转向汽车的H_∞控制

将H∞优化控制理论应用于四轮主动转向汽车控制策略研究,在建立车辆转向理想跟踪模型的基础上,提出一种基于H∞模型跟踪技术的的四轮转向4W S汽车前后轮转角主动控制新方法,并对所设计的控制器进行仿真分析与对比.通过仿真分析,从理论上验证了基于H∞跟踪控制理论所设计的控制器可以适用于汽车的四轮转向系统,能很好地跟随理想车辆转向模型,有利于提高车辆的主动安全.

基于AHP分析法的磁浮系统车轨耦合振动抑制方法

为研究磁浮列车在柔性轨道梁上易发生车轨耦合振动的问题,针对一种轨道梁-悬浮电磁铁-车体垂向耦合振动模型,采用AHP(层次分析法)求取系统二次型性能指标中状态加权矩阵的权重系数,并采用2种不同的状态反馈控制器(1:考虑轨道梁、悬浮电磁铁和车体的振动状态;2:仅考虑悬浮电磁铁的振动状态)对磁浮系统进行动力学仿真分析以及振动机理分析,得出以下结论:当轨道梁阻尼较小时,在轨道梁振动频率低于50 rad/s时,在控制器1的控制下,悬浮系统能吸收轨道梁的振动能量,实现系统在柔性轨道梁上的稳定悬浮;而在控制器2的控制下,悬浮系统则向轨道梁输出能量,导致系统悬浮失稳。该研究结论可为悬浮控制器的优化设计提供一定的参考。

双流传动履带车辆转向运动学模型的建立

从理论上分析了双流传动履带车辆转向运动过程,主要从运动学参数方面来探讨车辆转向。由于履带在履带车辆转向中的特殊作用,所以从履带的运动分析和车体运动分析两方面来分析车辆转向,从而建立双流传动履带车辆转向运动学模型,为进一步分析双流传动转向装置提供理论依据。

基于驾驶员模型的4WS车辆操纵稳定性研究

建立了四轮转向车辆(4WS)的动力学模型,基于单点预瞄的驾驶员数学模型,编写了四轮转向车辆在S型道路和复杂赛车跑道行驶的闭环运动仿真程序,对比例控制策略的四轮转向车辆进行运动学和动力学进行高速动态仿真。仿真结果表明:在高速行驶下的四轮转向车辆操纵稳定性优于前轮转向车辆,系统具有良好的动态特性,更能有效地提高车辆瞬态操纵稳定性和安全性。

四轮转向汽车的模型跟踪自适应控制

将模型跟踪自适应控制理论应用于四轮转向汽车控制策略研究,在建立车辆转向理想跟踪模型的基础上,提出一种基于模型跟踪自适应控制技术的四轮转向,并对所设计的控制器进行仿真分析与对比.通过仿真分析,从理论上验证了基模型跟踪自适应控制理论所设计的控制器可以适用于汽车的四轮转向系统,能很好地跟随理想车辆转向模型,有利于提高车辆的操纵稳定性.