分布式电驱动无人高速履带车辆越野环境轨迹预测方法研究

越野环境下,无人车辆轨迹预测是车辆轨迹跟踪和精确导航的核心模块,预测误差将直接影响无人车辆行驶任务完成的准确程度。为实现速差转向式履带车辆在复杂越野环境下无人行驶轨迹准确预测的目的,搭建了分布式电驱动无人履带车辆系统,实现了车辆动态过程中的无人系统数据和车辆底层状态数据的同步采集。建立了速差转向车辆运动学模型,分析了履带车辆滑动转向特性。分别采用扩展卡尔曼滤波(EKF)方法和Levenberg-Marquardt方法对转向过程中的滑动参数进行估计,并完成了车辆轨迹预测。基于真实越野环境下的实车数据进行了验证。试验结果表明：相比于履带车辆理想预测模型,所采用的两种轨迹预测方法都大幅降低了车辆轨迹预测误差;对误差均值而言,EKF方法预测轨迹优于Levenberg-Marquardt方法;对误差标准差而言,后者优于前者,且随着转向程度的增加而增大。     

履带车辆扭矩载荷测试样本量的确定

扭矩载荷编谱技术是进行受载零部件机械结构设计和疲劳试验的重要研究基础.以某履带车辆传动轴为研究平台,以中值随机疲劳载荷谱编制原理和分散系数法定寿命原理为理论依据,提出了一种有较高置信度(90%以上)的样本量确定方法.通过设计扭矩测试及采集系统,获得了该履带车辆传动轴在典型行驶工况下的扭矩时域信号,依此确定了样本量的大小,并通过等效疲劳损伤原理进行了验证.该方法为编制履带车辆传动轴载荷谱提供了有效的原始数据,同时降低了试验样本数量及测试成本.     

基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制

为了建立军用履带车辆传动轴典型路面上的高可靠性载荷谱,通过实车试验采集接近实际使用情况的扭矩载荷及相关行车数据,由最少测试次数判据计算出载荷数据样本的置信度。由于试验载荷数据具有不规则的均幅值二维分布,基于二维核密度估计设计编谱流程,采取2次雨流计数,第1次雨流计数结果用于均幅值极值推断,第2次雨流计数结果用于核密度估计,既能很好地拟合均幅值分布,又能对实测雨流矩阵做合理外推。在获得典型路面使用寿命里程的二维设计载荷谱后,通过等损伤转换方法,将二维谱转化为以幅值为变量的8级程序块谱,并给出传动轴扭矩和转速的联合加载方法。研究结果表明,从疲劳损伤角度选择低载,舍去阈值为第8级幅值的0.8倍,频次和减少99.33%而损伤和只减少0.29%,可加速疲劳加载试验。     

某轻型履带车辆起步工况下主离合器接合过程传动轴疲劳损伤研究

为确保履带车辆传动系统的疲劳可靠性,在车辆起步工况下对传动轴进行疲劳分析,确定了主离合器在接合过程中影响传动系统产生疲劳损伤的主要因素。建立车辆起步阶段动力学模型,获得整车传动系统载荷与主离合器接合位移关系。搭建履带车辆动态转矩测试平台,获取典型工况任务下传动系统试验数据。设计典型工况下主离合器的步进接合动态测试试验,采集传动系统在主离合器接合过程中传递的转矩数据。采用雨流计数法和雨流滤波法对原始数据进行处理,应用线性疲劳累计损伤理论,对主离合器在不同接合位移时的传动系统传动轴进行疲劳损伤计算,确定传动系统产生最大疲劳损伤时对应主离合器的接合状态。研究结果表明,主离合器接合过程中从动盘轴向移动速率变化最大的位移点是传动轴产生最大疲劳损伤的危险点,占全部接合过程总损伤的73.86%,损伤程度为接合过程中主离合器同步状态的2.87倍。