一种小型轮式平台的设计与运动仿真

针对传统轮式车辆转向半径大,转向阻力大的问题,提出一种新型的轮式车辆平台方案。该平台的运动机构由定轴转动的前轮和万向轮后轮组成,主动轮是由轮毂电机独立驱动的前轮,后轮为从动轮;平台采用电驱动,包含电源系统,控制系统,车体等几大部分,相比于传统的车辆,该平台引进了万向轮,大大加强了平台的灵活性,转向更加方便;通过在Solid Works中建立模型,然后在RecurDyn中进行仿真,设置不同的实验条件,根据实验结果可以得到:当后轮为万向轮时,平台相对于后轮固定具有较好的转弯能力,横摆角速度减小,平台转弯更加平稳;同时,平台具有一定的越障能力,可以在一定的复杂地形上完成运动,能够跨越一定尺寸的壕沟。这一结果可以为科学研究和实际应用提供理论依据。     

双电机独立驱动履带车辆转向特性研究

研究电传动履带车辆在不同转向工况下对驱动电机输出特性需求问题,针对目前常用的双电机独立驱动模式,车辆直驶和转向行驶均通过两侧电机转速/转矩的变化来实现,为有效的控制两侧电机完成预期转向,提高转向稳定性,首先采用运动学和动力学方法对车辆瞬态转向进行了分析,借助动力学分析软件RecurDyn/Track-HM和控制系统分析软件Matlab/Simulink仿真平台,建立了整车多体动力学模型和控制系统模型,然后对车辆转向特性进行了多工况协同仿真分析.结果表明,不同转向工况对驱动电机输出特性需求不同,瞬态转向受转向角速度变化率影响较大,稳态转向主要取决于转向半径大小,为制定合理的控制策略提供了依据.     

基于旋转电弧传感的新型轮式自主移动焊接机器人系统

介绍了一种基于旋转电弧传感的新型轮式焊接机器人系统，机构上前轮采用步进电机转向，后轮由交流伺服电机驱动，左右与上下十字滑块用两个直流伺服电机控制，这4个电机用一4轴驱动运动控制器进行驱动控制，大大提高了集成度与控制效率，目前是一种新型的焊接自动化装备．     

基于dSPACE的EV电机系统SPS测试平台设计

为了更好地了解电动汽车电机系统的参数特性,提高电机系统的工作运行效率,基于dSPACE搭建了电动汽车电机系统半实物仿真测试平台。利用dSPACE软件和Matlab/Simulink搭建仿真测试模型,结合实际的动力电池和电机系统,完成平台的建立。通过测试平台在不同转速和转矩情况下,对电动汽车电机系统的驱动特性、制动特性和效率特性进行了实验测试研究,分析了特定工况点下电机系统直流母线电压和电流的响应特性,验证了响应的快速性。通过效率实验确定了高效工作区与电机转速、转矩的关系。因此,设计的测试平台可以很方便地进行电机驱动和制动特性的测试,确定电机的高效工作转速和转矩,对电动汽车驱动和制动行驶工况的选取具有重要意义。     

履带车辆电驱动系统协同仿真与控制策略研究

为了准确分析电传动履带车辆的驱动特性,建立了基于多体动力学软件RecurDyn/ Track-HM的履带车辆整车行走系统的三维多体动力学虚拟样机模型,利用RecurDyn/ Track-HM和控制系统软件Matlab/Simulink的接口技术建立了协同仿真模型.对驾驶员操纵信号进行了全新定义,并在此基础上提出并在综合控制器中用标准IEC61131-3功能块图程序语言实现了转矩控制策略.通过对0～32km/h的加速时间、最高车速以及转向特性等驱动特性的协同仿真和实车试验结果的分析和比较,从而验证了仿真模型及转矩控制策略的正确性.第一台电传动履带车辆原理样车的成功研制为进一步深入研究其它驱动特性提供了移动式试验平台,对提高国内电传动研究水平具有重要指导意义.     

光电导引的四轮移动机器人设计

全国大学生智能车竞赛要求设计一种能按要求快速稳定平移和转向的光电导引的四轮移动机器人系统。因此分别建立了前轮S-D5舵机转向模型和二阶后轮RS540电机驱动数学模型,设计了基于模糊控制的前轮转向算法、基于解析式控制器的智能自适应PID后轮驱动算法、赛道判别算法,改进了线性CCD采集图像处理算法,利用基于二值化的双向跳变沿检测法代替单向跳变沿检测并采用膨胀腐蚀算法滤除噪声。实际调试结果表明：所设计的机器人能快速稳定地沿赛道运动,验证了系统设计的可行性和算法的有效性。     

基于矢量空间纯电动车三自由度建模与验证

建立电动车运动坐标系,利用矢量空间数学工具和刚体力学原理,建立四轮独立转向、四轮独立驱动的电动车运动学数学模型,模型包含了纵向、侧向、横摆3个自由度。同时根据直流无刷轮毂电机的电气特性建立了轮毂电机的数学模型。模型使用了课题组试验车的参数,在相同的油门输入与方向盘输入的情况下,分别做了实车实验与模型仿真实验,采集两组实验输出的速度、横摆角速度、质心侧偏角数据。通过比较试验车与仿真模型输出的数据验证了数学模型的准确性。利用已经建立的数学模型,研究高速状态下后轮转角对电动车的横摆角速度和质心侧偏角的影响,从实验结果可以看出,实施对后轮转角的控制可以有效改变电动车的横摆特性和质心侧偏角特性。此外,论文对模型的局限性进行了分析,明确该数学模型适用的场合以及使用该模型时应注意的事项。     

轮毂驱动电动车辆动力学稳定性滑模控制策略研究

为了提高轮毂驱动电动车辆的操纵稳定性,理论分析了车辆横摆角速度和质心侧偏角对于车辆稳定性的影响.设计了基于滑模变结构控制理论和直接横摆力矩控制的双层控制器.在Carsim中搭建了四轮轮毂电机驱动车辆仿真实验平台,并进行了Carsim/Simulink联合仿真,在标准换道工况下,分别验证了基于质心侧偏角的滑模变结构控制和基于横摆角速度的滑模变结构控制策略的效果,验证了双层车辆稳定性控制策略的有效性和稳定性.     

轮腿式平衡机器人控制

针对轮腿平衡机器人的整体控制问题展开研究,建立了机器人动力学模型,采用LQR(linear quadratic regulator)算法对解耦后的平衡与纵向运动子系统进行分析,并设计控制器。利用VMC(virtual model control)的思路,将倒立摆机器人中的力矩转换成轮腿结构中关节力矩。通过搭建仿真平台(Simulink Mulitibody)对控制器的性能进行仿真实验。设计相应控制器对机器人高度与横滚姿态等状态进行控制,并在实际机器人中进行验证整套控制器的性能,具有一定的理论价值和实际应用价值。     

基于永磁同步电机的电动轮仿真方法研究

轮式特种和中重型车辆的电动轮具有集机、电、液等多个子系统为一体的特点,由于电动轮结构复杂,各子系统的性能匹配和动态响应直接决定了电动轮设计指标的实现.由于系统集成度高,为了提高传动效率和牵引性能,提出基于永磁同步电机的电动轮性能匹配的仿真计算方法,通过在Simulink上建立整车和电动轮模型进行车辆性能和车轮驱动响应前后两个方向的仿真,优选电动轮各子系统的性能参数,解决了电动轮设计中整车性能匹配和动态响应的适应性,达到了提高车辆驱动系统动力性能和动态响应特性的目的.     

基于CANoe-MATLAB的电动汽车电子差速仿真

针对后轮独立驱动轻型低速电动汽车协调控制问题,以阿克曼转向为基础建立了电子差速控制模型。CANoe-MATLAB接口软件可以整合CANoe和MATLAB的优势,在SIMULINK中将所建立的差速模型用对应的CAN模块进行封装,并自动生成执行代码。同时,在CANoe中建立电子差速与电机通信的CAN网络,将生成的DLL文件加载到CANoe电子差速节点中进行仿真验证。结果表明,该电子差速控制模型能够完成轻型低速电动汽车的差速功能。同时,验证了整个控制网络的有效性、实时性和准确性。该方法具有一定的扩展性,能够在开发实际控制器之前验证控制算法的正确性。     

基于Arduino单片机的智能避障小车设计

本文介绍了采用超声波传感器的自主避障小车的设计与实现。通过发送脉冲检测与障碍物的距离,从而控制舵机进行转向,实现小车的避障功能。智能小车采用前桥转向,后轮驱动的布置方式,两轮各用一个直流电机配合齿轮减速机构实现,选用Arduino单片机芯片作为控制核心。进行了软硬件系统的设计,搭建了智能小车平台,取得了良好的实验效果。     

电动汽车永磁同步电机工况仿真分析

永磁同步电机因其优越的特性可以作为电动汽车的驱动电机。为了测试电机运行过程中不同工况的性能,对永磁同步电机数学模型、控制策略进行了分析,并根据永磁同步电机的数学模型设计了电机控制方案。在Matlab/Simulink仿真平台上,构建了永磁同步电机转速电流双闭环控制系统,在不同的运行工况下对系统进行了仿真。仿真结果验证了在不同工况下永磁同步电机具有良好的动、静态特性。     

一种全方位移动机器人

研制了一种新型全方位轮式移动机器人,该机器人主要由三个特殊的轮式结构—MY轮组成.MY轮利用球体的运动原理,将球体分为接触区和非接触区,利用两球体的接触区与非接触区的相互补充实现了万向轮的功能.两部分球体的被动旋转轴成45度交叉布置,实现了与地面的连续接触;同时该结构也增加了万向轮的强度.对轮式移动机构的运动学分析和仿真证明了该机构能够实现全方位移动.机器人的运动实验也证明了该万向轮机构不仅能够实现全方位运动,而且还能够跨越障碍物.     

汽车转向/防抱死制动系统的无模型协同控制

汽车制动系统和转向系统相互之间存在着复杂的耦合关系,会对汽车行驶安全性和操纵稳定性造成极大的影响。为了动态补偿这种干扰影响,以无模型控制方法设计汽车整车防抱死制动控制器、整车前轮主动转向控制器及转向系统和制动系统的协同控制器,从理论上证明了设计的无模型控制系统的稳定性。最后,在MATLAB/Simulink平台上搭建了车辆模型和控制器,进行汽车转向制动控制的动态性能仿真。仿真结果表明其解决了汽车两个系统的耦合干扰,提高了汽车制动效能和转向稳定性。     

轮毂电机驱动电动汽车预测差速控制策略?

轮毂电机驱动电动汽车采用电子差速控制策略来保证各个驱动轮协调工作,以满足车辆转向过程中的动力性和稳定性需求.为提升车辆转向过程中的动态性能,以两轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,提出了一种预测差速控制策略.在所提出的策略中,建立起轮毂电机统一预测模型,以实现对电机转速的长时域预测,保证算法的稳定、可靠运行.同时,构建起与Ackermann转向模型相匹配的价值函数及其权重系数选取原则,以实现对转速跟踪项、差速控制项等的实时优化.仿真结果表明:所提出策略具备优良的转速动态调节能力,可实现对两轮参考转速的快速、无静差跟踪,能够满足车辆高性能差速转向的需求.     

轨道车辆牵引电机负载模拟系统建模及仿真

在轨道牵引系统研究中,真车试验有着成本高、周期长、实现困难等诸多缺点,而搭建轨道车辆牵引电机负载模拟平台就可弥补这些缺点。本文提出了搭建交流电机——直流电机负载模拟平台的方法,推导出了牵引电机轴上的等效负载转矩及等效负载惯量,并基于高速动车组CRH2搭建了负载模拟平台Matlab/Simulink仿真模型。     

基于周期性半模型的中低速磁浮用直线电机的性能计算分析

中低速磁浮列车直线感应电机磁路不对称且受纵向及横向边端效应的影响,性能计算困难.文章分别采用磁路法、二维有限元法及三维有限元法进行了直线电机的牵引力及法向力计算,在全模型三维有限元仿真基础上提出采用周期性半模型有限元仿真方法进行电机性能仿真,并搭建了中低速磁浮列车直线电机静态测试平台进行测试验证.通过对比测试发现,周期...     

基于终端滑模控制的电动汽车转向稳定性研究

针对电动汽车转向时的稳定性问题,以双轮毂电机电动汽车为研究对象,利用线性二自由度车辆模型得到理想参数,提出了基于横摆角速度的终端滑模横摆力矩控制。同时利用Simulink搭建了整车七自由度的车辆模型,通过低速和高速两种情况来进行算法验证。仿真结果表明,上述算法相对于垂直载荷力矩控制和传统滑模控制而言,能够有效的减少目标参数趋于稳定的时间,抗干扰能力强。力矩分配之后输出力矩作用于轮毂电机,便可以有效的保证车辆运行转向时的安全性和稳定性。     

三相异步电机制动方式瞬态过程仿真分析研究

为获取电机制动方式实现的约束条件及制动过程的瞬态特性分析,运用Matlab/Simulink仿真环境平台,应用基于d-q坐标下数学模型建立的电机仿真模型及Simulink工具箱中断路器、阻抗等工具搭建电机制动方式仿真控制模型.通过反复调节模型中模块参数,改变电源电压或负载大小、回路断开闭合的时间等,找到能耗制动、电源反接制动、倒拉反接制动、回馈制动控制回路最优参数,并能直观观察分析比较其制动过程中的定转子瞬态电流、速度及其制动转矩变化的暂态过程,由此确定电机性能为具体的工程案例应用提供实践依据,同时,建立的仿真模型方法也为电机控制运行及其它制动方式建模提供理论指导.