基于非线性二自由度模型多轴车辆转向特性分析

针对3轴车辆,通过建立非线性二自由度转向模型,开展转向特性分析,得到在轮胎大侧偏角情况下车辆的转向特性,仿真结果表明,转向行驶过程中,轮胎的侧偏角进入非线性范围,侧偏力对车辆转向特性产生明显影响,为多轴车辆转向特性分析提供理论支撑.     

一种自主车辆横向运动状态估计的方法

采用非线性三自由度单轨模型和考虑轮胎侧偏特性的非稳态轮胎模型,建立了用于状态估计的非线性状态方程.结合自主车辆的现有传感器配置,梳理了横向运动状态的观测(输入)和估计(输出).基于扩展卡尔曼滤波提出了横向运动状态估计的方法,开发了状态估计算法,实现了基于MATLAB/Simulink的离线状态估计平台.最后,通过对典型工况的仿真模拟以及对样车数据的离线回放验证了算法性能.试验结果表明算法能够合理、有效、准确地估计自主车辆行驶过程中的横摆角速度、横向速度、横向加速度、路面附着系数等横向运动状态,对车辆质量、转动惯量、路面附着系数的变化具有较好的鲁棒性.     

六轮独立驱动滑动转向车辆运动控制算法仿真研究

依据六轮独立电驱动滑动转向车辆转向原理及车轮扭矩独立可控的特点,结合驱动力优化分配及操控稳定性问题,提出了一种运动控制算法。该算法由速度控制器,转弯控制器和轮胎力最优分配控制器组成。其中,速度控制器和转弯控制器根据车辆状态产生整车所需总的纵向力和转弯横摆力矩,轮胎力最优化分配控制器根据轮胎垂直载荷优化分配各个车轮所需的扭矩。仿真结果表明：垂直载荷较大的轮胎获得了较大的驱动扭矩,与平均分配算法相比,采用轮胎力最优化分配算法,轮胎负荷率降低了979%,提高了车辆的操控稳定性。     

基于侧偏修正的无人驾驶旋翼机转弯飞行控制

针对无人自转旋翼机在转弯飞行过程中,由于外界扰动而导致的飞行轨迹偏离问题,对无人自转旋翼机的转弯飞行机理和受力情况进行了分析,在此基础上,提出一种以侧偏距离和侧偏率来修正旋翼机滚转角指令和航向角速率指令的控制策略,给出了基于侧偏修正的旋翼机转弯飞行控制回路。仿真结果表明:所提方法能够使得旋翼机在转弯过程中精确跟踪预定航迹,达到预期的控制效果。     

一种基于数据融合的全轮驱动车辆质心侧偏角估计方法

为准确估计全轮电驱动车辆行驶状态参数,设计了一种基于数据融合的质心侧偏角估计方法。该方法充分利用低成本普通车载传感器信息、电机输入信息和驾驶信号,在建立非线性3自由度 车辆模型和轮胎模型基础上,采用无迹卡尔曼滤波算法对质心侧偏角进行估计;同时通过信号积分法估计质心侧偏角,结合车辆行驶工况和路面条件,将无迹卡尔曼滤波和信号积分两种算法结果进行了数据融合。基于硬件在环实时仿真平台进行了车辆操纵仿真验证,结果表明,提出的估计算法与单一估计算法相比,具有更高的观测精度,能够满足多种行驶工况下的质心侧偏角观测需求。     

人字齿轮均载特性的理论分析与试验研究

在考虑加工误差和安装误差的基础上,针对人字齿轮传动的特点,从人字齿轮轮齿接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA)入手,提出了人字齿轮均载特性的理论计算方法.以一对试验人字齿轮为例,根据检测得到的大、小轮左右端齿面齿距累积误差,计算得到人字齿轮的轴向位移,与检测得到数据进行比较,结果验证了所提出方法的正确性,为进一步...     

重载轮胎面内刚柔耦合动力学建模及振动传递特性分析

针对重载子午轮胎扁平率接近1的特点,建立面内刚柔耦合模型并开展振动分析方法研究。提出重载轮胎面内胎体与胎侧耦合的试验模态测试与分析方法;考虑胎侧的惯性力和分段刚度,建立重载轮胎面内弹性基础柔性梁动力学模型;利用有限差分法,将面内耦合动力学方程离散化,建立基于轮胎几何、结构参数的三参数等效刚度重载轮胎面内刚柔耦合模型;基于试验和解析模态共振频率,利用遗传算法对重载轮胎结构参数辨识,建立重载轮胎面内刚柔耦合模型的传递函数解析模型。数值分析和试验验证结果表明：在0~300 Hz频率范围内,面内刚柔耦合模型可准确表征重载轮胎面内胎体和胎侧的耦合振动模态与传递特性;该建模与试验分析方法可将重载轮胎的分析频率由0~180 Hz扩展至300 Hz.     

平方根UKF算法在汽车轮胎力估计方法中的应用

针对车辆行驶过程中各车轮轮胎力等状态参数,在现有测量水平及成本下难以找到较适用的传感器直接测量的问题,提出利用七自由度车辆动力学模型结合平方根UKF算法的汽车轮胎力估计方法.利用该算法具有的无需计算雅可比矩阵和较高的非线性近似精度等优点,在无需建立轮胎力学模型的前提下,确保了迭代UKF的数值稳定,实现对汽车轮胎力估计.应用CarSim软件进行仿真对比试验,仿真结果表明,基于平方根UKF的汽车轮胎力估算方法对各轮胎的纵向力和侧向力估计比较准确,验证了该方法的有效性.     

基于RcurDyn 的牵引火炮动力学建模与仿真

为研究牵引火炮行驶安全性,针对目前内支撑轮胎实物试验危险系数高等问题,提出一种利用虚拟试验的方法来实现牵引火炮在行驶过程中爆胎。利用PRO/E建模软件建立了火炮的牵引模型,通过计算得到了模型中各部件的质量和转动惯量;运用RecueDyn软件建立了火炮简化模型和路面模型,并通过仿真计算得到了火炮以不同速度牵引时发生爆胎后的运动状态,以及在行驶过程中发生爆胎后的侧偏位移曲线、侧偏加速度曲线和纵向加速度曲线。仿真结果表明:在较大速度行驶时火炮轮胎发生爆胎,火炮有较大的侧向位移和纵向加速度。该研究为评价火炮在牵引过程中的安全性提供了理论依据。     

一种基于导航坐标系的巡飞弹航迹跟踪方法

针对巡飞弹定高巡飞航迹跟踪的问题,提出了一种基于导航坐标系的航迹跟踪方法.将整条航路分为直线飞行和转弯飞行阶段,建立动态导航坐标系,分别利用直线控制策略和转弯控制策略,将航迹跟踪简化为在导航坐标系下修正横向侧偏距偏差的问题,省略航向角偏差控制,确保巡飞弹在飞行过程中沿着理想航线飞行.通过仿真证明,此方法使得巡飞弹实际飞行航迹偏离理想航迹的误差很小,达到良好的跟踪效果.     

Steering Dynamic Performance of an Electric Transmission Tracked Vehicle Based on Rotating Speed Control

In order to analyze steering dynamic performance of an electric transmission tracked vehicle exactly, modern design theory and methodology-collaborative simulation and virtual prototype are applied. The 3-D multi-body dynamic model of full vehicle running gears and control system model are built based on the simulation platform on dynamic analysis software known as RecurDyn/Track-HM and control system analysis software known as Matlab/Simulink. Theory analysis and collaborative simulation of turning kinematic/dynamic performance in different velocity and turning radius are made. Comparing the test result with theory computation validates the correctness of the model. The method has instructional significance of solving the existent modeling problem, comprehension of turning performance and test debugging strategy, and also forms a new idea of research on dynamic characteristics for the electric transmission tracked vehicle＇ s electric propulsion system.     

基于Kalman 滤波器的智能车模型过弯路径优化控制

以非线性两自由度两轮直立智能车模型作为系统被控对象,设计一种基于卡尔曼滤波算法的过弯路径优化控制算法.运用卡尔曼滤波算法估计车辆行驶状态,根据相似理论Buckingham Pi定理,应用两轮直立智能模型车进行试验.试验结果表明:所设计的过弯路径优化控制算法能实现智能车以较合理的路径过弯,有效地减少过弯时间并提高过弯时的稳定性,验证了设计算法的有效性.     

某微型电动汽车转弯特性虚拟试验仿真分析

利用ADAMS建立了整车模型,进行了两种工况下的转弯虚拟试验仿真分析.结果表明:该电动汽车在稳态回转试验中,具有不足转向特性;在转弯回正试验中,回正稳定时间稍微偏长,且回正残留横摆角速度偏大.仿真分析结论为后期优化设计提供了依据.     

铰接履带车转向及俯仰性能研究

针对铰接式履带车辆的转向阻力矩求解及车辆俯仰性能计算问题,以全地形铰接履带车为实例,建立了铰接式履带车辆数学模型,采用履带车辆转向原理及Bekker理论分析了引起水平转向阻力矩的因素。给出了履带与地面摩擦力及履带侧面推土所产生力的计算方法,并通过试验进行了验证,结果表明：该方法能够合理、有效地分析该车在转向时的阻力情况。为铰接履带车辆铰接机构的设计提供了理论依据。针对铰接式履带车辆的转向阻力矩求解及车辆俯仰性能计算问题,以全地形铰接履带车为实例,建立了铰接式履带车辆数学模型,采用履带车辆转向原理及Bekker理论分析了引起水平转向阻力矩的因素。给出了履带与地面摩擦力及履带侧面推土所产生力的计算方法,并通过试验进行了验证,结果表明：该方法能够合理、有效地分析该车在转向时的阻力情况。为铰接履带车辆铰接机构的设计提供了理论依据。     

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。     

基于小样本试验数据再入偏差折合及评估方法研究

为了评估目标射程状态下再入偏差精度指标分配,提出一种基于小样本试验数据再入偏差折合及评估方法.首先分析再入段干扰因素对飞行器再入运动特性及落点偏差影响机理,建立考虑各种再入偏差因素影响动力学和运动学计算数学模型,计算干扰条件下目标射程和试验射程再入偏差,求出试验射程至目标射程再入误差折合系数,分离试验条件下再入偏差,并...     

导弹制导误差概率密度试验计算方法

导弹的制导误差概率密度试验计算，是确定导弹目标杀伤概率的基础。在工程中具有重要应用价值。一般在飞行试验中,导弹的弹着点散布,散布中心主轴与量测坐标轴不平行。使得弹着点横向坐标与纵向坐标线性相关,提出了根据导弹飞行试验数据．确定弹着点散布中心主轴方向的计算方法。以及系统误差和随机误差计算方法,为导弹制导误差概率密度计算。提供了计算手段。     

分布式电驱动车辆极限越野环境下高速避障与稳定性控制

为提高分布式电驱动车辆在极限越野环境下的高速避障能力和操纵稳定性,提出一种充分考虑车辆过弯姿态反馈的分层协调横向稳定性控制方法。上层控制器将多模型在线建模算法与非线性模型预测控制理论相结合,构建一种基于数据驱动多模型预测控制的横摆、侧倾运动协调控制器。由于车辆不同的横向失稳状态下最优控制中心是时变的,细化并重构一种双层融合型横摆运动动力学模型。考虑到越野工况存在时变道路曲率和侧向坡度,建立零力矩点侧倾失稳判断模型,在横摆稳定性控制基础上引入侧倾稳定性控制约束。下层控制器结合各轮胎滑动率和垂直载荷转移量,采用二次规划求解算法将融合型期望横摆力矩转化为各轮最优驱动转矩。搭建MATLAB/Simulink软件和Carsim软件联合仿真平台,进行仿真实验验证。结果表明,该分层协调控制策略可充分发挥分布式电驱动车辆在极限越野工况下的高机动转向性能,具有较强的车身姿态修正能力,可以提高车辆的路径保持精度和过弯横向稳定性。     

评估制导工具误差的Bayes估计的多层先验模型研究

针对运载火箭试验评估的特点,认为制导工具误差系数统计特性参数中,方差比较稳定,但均值可能随时间缓慢变化.由此,将制导工具误差系数的先验模型从一层先验改进为两层先验,建立了能利用跟踪数据、阵地测试数据等试验资源的多参数Bayes模型来评定制导工具系统误差.并应用经验Bayes模型改善了落点精度的评估.     

自行高炮射击精度综合补偿技术研究

为提高自行高炮射击精度,提出了提高高炮射击精度的综合补偿方法。基于武器系统组成,分析了影响自行高炮射击精度的主要因素及影响方式。在此基础上,结合火控闭环控制技术,根据火控解算误差相关性,建立误差综合补偿模型,利用火控解算前一时刻的误差特性,对后一时刻火控解算进行误差实时综合补偿,以提高射击精度。理论计算和试验数据分析表明,在不改变现有武器装备状态的情况下,该方法能提高自行高炮射击精度,验证了该方法的有效性。