基于阿克曼原理的4WID/4WIS汽车循迹控制研究

针对四轮独立驱动、独立转向汽车循迹控制精度和转向稳定性兼容问题,同时考虑减小轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,本文基于阿克曼转向原理和RBF神经网络PID理论,提出了一种自适应的循迹控制方法.首先,设计了基于RBF神经网络PID理论的自适应转向控制器,用于控制前内轮转角,保证循迹精度;其次,后内轮以减小质心侧偏角为目标进行辅助转向,保证转向稳定性;接着,基于阿克曼转向原理,确定外轮转角,保证各轮侧偏力分配合理;最后,采用同一瞬心法,确定各车轮转速,以减小轮胎滑动率.本文搭建了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,进行了仿真实验,结果表明：本文提出的循迹控制方法,不仅能获得较小的循迹偏差和质心侧偏角,保证了足够的循迹控制精度和转向稳定性,同时还减小了轮胎滑动率,有利于减小轮胎的磨耗.     

汽车转向机构仿真及优化设计

研究汽车转向机构优化设计问题,传统转向机构设计忽略转向机构与悬架干涉,造成实际工况下前轮定位参数变化过大,导致操纵稳定性下降.为了提高实际工况下转向性能,针对原地转向及车轮跳动工况,根据阿克曼转角几何原理及前轮定位参数变化规律,采用多目标优化方法建立复合加权惩罚函数进行优化设计.并在建立优化模型时引入试验设计方法(DOE)进行设计变量筛选.应用ADAMS软件建立某车前悬架总成动力学模型进行仿真优化.仿真结果表明,优化后模型更好地满足了阿克曼转角几何原理,转向机构与悬架更加匹配,验证了改进方法在转向机构优化设计中的实用性与优越性.     

基于Adams的转向机构优化分析

在满足结构刚度强度以及外转角误差、转向油缸最大压力和机构不干涉等约束条件下,利用Adams建立优化模型,分别对转向油缸进油量、径向力和车轮转角误差等进行优化分析.对某型号转向桥优化,转向油缸进油量降低28%;经样机测试,转向操作反应灵敏,不存在漏油、轮胎磨损等故障.     

基于阿克曼原理的车式移动机器人运动学建模

基于阿克曼原理的轮式移动机器人运动学模型对于无人驾驶车辆的研究有着重要的意义.对轮式移动机器人的运动学特性进行了分析,建立了不考虑滑行、刹车等的轮式移动机器人的运动学模型.对该运动学模型引入了阿克曼约束,给出了描述机器人运动状态的转向角、航向角和转弯半径等物理量的数学公式.最后对该运动学模型进行仿真实验,验证了所建立的运动学模型的正确性,为进一步研究轮式移动机器人提供了理论分析的基础.     

基于OPTIMUS的叉车转向机构的优化设计

一、概述 电叉车转向机构现在普遍采用(图1)横置液压缸式转向机构,这种结构具有形式简单、机构紧凑、布置方便和偏转角大等优点.但是在转向机构设计过程中会遇到一些难题,比如车轮转角误差过大会影响轮胎磨损、油缸径向力大会导致油缸漏油、油缸行程大会引起机构干涉和油缸布置困难、转向油缸推力(或者进油量)要求大则导致转向操作的灵敏性差等问题,并且这些问题之间会相互牵制与制约,很难同时实现的最优设计,因此优化设计方法(特别是多目标优化方法)需要被引入到叉车转向机构的设计过程中.     

FSAE方程式赛车转向系统的仿真与优化

研究赛车比赛转向系统动特性优化问题,由于赛车高速和赛道特殊的特点,赛车的转向稳定性问题和轮胎的单侧偏磨问题一直困扰着赛车设计者.针对上述问题,提出了一种符合赛车赛道特殊设计的断开式转向梯形机构设计方案.利用MATLAB计算软件,建立了空间转向梯形运动学模型,进行优化设计,控制梯形的Ackerman与理想Ackeman的误差,来提高赛车的转向稳定性.又建立了赛车转向系统和悬架系统动力学模型并进行了仿真分析,在车轮上下跳动时,控制车轮前进变化量的大小,可减弱轮胎的单侧偏磨程度.结果表明设计出的转向梯形机构方案具有良好的转向稳定性,很好地缓解了轮胎的单侧偏磨现象.     

移动机器人的在线实时定位研究

对推算定位法进行了研究,提出了一种改进方案.通过对移动机器人运动轨迹与状态的 分析,导出了一类移动机器人的基于轨迹的运动学新模型.利用移动机器人三个轮子的里程信息 和导向轮的转角信息,通过信息模糊融合获得转弯半径和转角,再利用运动学模型获得机器人的 位置和方向.将这种改进的推算定位法与主动灯塔法相结合,提出了一种用于室内移动机器人的 定位方法.仿真结果表明,该方法具有实时性好、精度高、成本低、鲁棒性好等特点,并适用于不平 整地面.     

无人驾驶探测车的转向特性分析与仿真

无人驾驶探测车是探测行星表面和地下未知世界的重要工具。它所面临的环境非常复杂，转向机构的性能直接关系到探测任务的成败。为了研究六轮探测车的转向特性，该文建立丁它的运动模型，按照质心零侧偏角控制策略进行了合理简化。分析了其稳态响应特性；同时得到了质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度与前轮转角的传递函数，在此基础上，对研究的样车进行了前中后轮转角成比例控制的六轮转向车辆的运动学仿真，并与四轮转向和前轮转向进行了对比。结果表明，六轮转向小车的瞬态响应特性更为优越，对提高小车的转向性能非常有利。该结果可为结构设计提供参考。     

基于智能车的后轮双电机差速的研究与应用

针对飞思卡尔智能车竞赛的C型车模,前轮舵机转向,后轮双电机差速,用电控方式对此车模后轮的双电机进行差速控制,满足Ackermann转向原理,在原差速转向基础上进行了改进,并提出了一种阿克曼式差速PID公式,也给出一套对差速参数的整定方案,使双电机差速应用简单化,让电动智能汽车转向性能得到较大的提高。     

肢体协调运动康复机器人的机构设计与实验

针对临床上缺少一种肢体协调运动康复训练设备的现状,研制了一款适用于偏瘫患者个性化训练的上下肢协调运动康复机器人.首先,在探究正常步态上下肢协调运动规律的基础上,选择以肩、膝关节角度协调变化规律作为机器人的设计目标;然后,基于五杆变胞机构设计了康复训练机构及主/辅传动链,并对训练机构进行了运动学分析;最后,在样机上进行了实验,结果表明该机器人能够满足设计目标.     

多转向驱动拖挂式移动机器人镇定控制

研究一类特殊的移动机器人系统---多转向驱动拖挂式移动机器人(Multi-steering tractor-trailer mobile robot, MSTTMR)的镇定控制问题. 首先, 通过状态坐标变换和控制输入变换将具有任意节车体的多转向驱动系统的运动学模型转化为多输入幂式形式; 然后, 基于幂式形式设计一种ρ指数级收敛的镇定控制器, 并证明其稳定性. 针对两车体系统的镇定控制仿真表明该方法的有效性.     

高速4WID-4WIS自主车路径跟踪控制

高速4WID-4WIS自主车采用独立悬挂结构,所有车轮均可独市驱动、制动和转向.对自主车路径跟踪问题进行几何和运动学上的描述,结合Burckhardt非线性轮胎模型建立自主车作路径跟踪运动时的2阶动力学模型,提出自主车进行路径跟踪的协调控制体系结构,利用白抗扰控制方法设计路径跟踪系统纵向速度、侧向位移和横摆角运动3个动...     

智轨电车全轴导向系统的位置伺服控制方法研究

针对智轨电车全轴转向冗余控制需求,文章提出一种基于油缸位置的闭环控制策略。首先建立了车桥转向机构的运动学数学模型,通过Newton-Raphson方法求得其运动学正解,并通过Matlab建模及ADAMS仿真验证了所建模型的正确性;通过采集方向盘控制的驾驶轴油缸位移信息来获取驾驶轴的转向角度,以此作为整车转向控制算法的输入,从而计算得出其他转向轴的目标转向角度,并通过数字PID完成闭环控制。多轴转向系统PID闭环控制试验及整车测试结果验证了该控制方法的有效性。     

Mechanical-Hydraulic Co-Simulation of Full Hydraulic Articulated Steering System

With the development and improvement of the hydraulic steering system, the articulated steering system became the research focus of numerous domestic and foreign scholars. The full hydraulic steering system with a compact structure and ease of operation, is widely used in articulated steering mode. Furthermore, its performance can directly impact the steering sensitivity and stability. This paper studies the working principle and actual structure of the priority valve and the steering control valve, which are very important. By setting up a mathematic model, the system’s load-sensing characteristics and the impact of steering control valve bypass throttle damping on steering stability can be analyzed. The Hydraulic Components Design (HCD) model was established for the hydraulic part of this system. It is proved that the model can reflect the system’s actual properties by comparing simulation and experimental results. The dynamic model is based on its actual prototype parameters by taking the tire and ground forces into account. The steering process’s dynamic characteristics are co-simulated in the 1D+3D system model by combining AMESim and Virtual.Lab Motion. The simulation results show that the system’s load-sensing characteristics ensure the sensitivity of the steering operation, and the bypass throttle damping has significantly improved the operation stability and lowered down the cylinder pressure fluctuations. This can improve the system performance by appropriate optimization.

     

轮式移动机器人WMR的运动分析

研究了轮式移动机器人 (WMR)的运动问题 ,分析了一种理想滚动情况下航向角控制的差动运动模型 .通过算例证明该方法简单实用 ,在轮式移动机器人的路径规划与定位控制中有一定的参考价值     

Vehicle Dynamics Modeling and Electronic Stability Program/ Active Front Steering Sliding Mode Integrated Control

Chassis integrated control can significantly improve vehicle handling stability and comfort. Because of the complexity of the problem, it has attracted significant research attention. We built a vehicle nonlinear dynamic model with multi‐degree freedom, including body movement, wheel movement, and electronically controlled hydraulic power steering system. We compared the magic formula tire model, Dugoff tire model, brush tire model, and LuGre dynamic friction tire model and steady model. The precision of the model was verified by a comparison between simulation results and the real vehicle test results. Then, based on the vehicle dynamics model, an AFS (active front steering) controller was designed based on sliding mode variable structure control, and an AFS and ESP (electronic stability program) integrated coordination controller was proposed. Finally, based on the nonlinear tire model and multi‐DOF (degree of freedom) vehicle model, sinusoidal and step steering angle input simulation analysis was proposed on different road friction coefficients. The results show that the vehicle has better response characteristics with coordinated control strategy when compared with AFS and ESP only control. The evidence suggests that the proposed integrated control system in this paper can improve vehicle stability and safety.     

汽车线控转向系统的建模与仿真研究

研究汽车转向稳定性控制问题。针对线控转向系统的可变转向特性对汽车操纵影响稳定性,为保证行驶安全性,通过分析线控转向系统的工作原理和结构特点,建立线控转向系统各组成部分的数学模型,结合驾驶员模型和整车模型,对线控转向系统的可变角传递特性和力传递特性进行仿真。仿真结果表明:SBW系统能够获得与传统转向系统同样清晰的路感,并且SBW系统能够保持稳定的转向灵敏度,从而改善了汽车的稳定性,为保证行驶的安全提供了依据。     

线控转向系统路感控制策略的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,所以必须通过电机向驾驶员实时反馈路感,从而使驾驶员感知车辆行驶状态和路面状况,作出正确操纵行为.提出了路感的评价指标,并根据转向角度和车速计算轮胎回正力矩,研究了不同力传动比对输入阻抗和转向盘力阶跃响应性能的影响.随车速调整力传动比,可获得驾驶员期望的转向感觉.结果表明,调整力传动比参数可获得良好的路感和回正性.提出的路感控制策略双纽线试验和蛇行实验性能良好,可改善汽车的操纵稳定性.