履带车辆转向动力学仿真

本文采用机械系统动力学分析与建模通用方法，通过总体参考系、动参考系、连体参考系来描述车辆与地面运动和相互作用关系，并综合考虑了包括离心力等因素对履带车辆转向的影响，对其在水平硬地面转向过程进行了动力学分析和动态仿真计算。对履带车辆低速转向的仿真与试验结果进行了对比分析，说明所建模型与实际履带车辆的转向动态过程基本一致；高速情况下分别对有无离心力影响两种情况进行了仿真，结果的对比分析说明了离心力对履带车辆高速转向的影响。     

非精确转向情况下履带车辆转向轨迹分析

随着履带车辆传动系统结构、功能的日趋复杂和新技术的不断融入,对履带车辆转向控制技术的要求也越来越高。从转向运动的特点和内侧履带制动力作用的机理出发,分析履带车辆内侧履带为制动力情况下的非精确转向与其内侧履带制动力之间的内在联系;建立履带车辆转向动态仿真模型和转向轨迹计算模型,并对内侧履带在不同制动力作用下车辆的动态转向过程和转向轨迹进行仿真分析,其结果对履带车辆转向系统及其控制规律的研究与设计具有指导意义。     

液压驱动装甲履带车辆转向特性仿真研究

为准确分析某液压驱动装甲履带车辆转向动态特性,在对液压驱动装甲履带车辆转向行驶理论分析的基础上,运用Matlab/Simulink软件平台建立系统转向仿真模型。对车辆在中等半径转向、小半径转向以及修正转向3种转向工况的动态响应特性进行仿真分析,得到了各种转向工况的车辆动态特性以及车辆在各种转向工况下允许的最高车速。仿真结果表明,车速的变化对转向系统压力影响显著。     

履带车辆在坚实地面转向瞬态过程模拟计算

该文从理论上分析了履带车辆转向瞬态过程的动态响应,建立了履带车辆转向过程(包括高速转向)的动力学模型,并编写相应程序进行了仿真计算.计算结果与试验结果的对比分析说明所建模型与实际履带车辆的转向动态过程是基本一致的.     

双侧电机耦合驱动履带车辆斜坡转向控制策略

斜坡转向过程是履带车辆的一种典型工况,受重力沿斜坡分力的影响,其动力学特性与平面转向相差很大,转向控制难度大。为提高履带车辆斜坡转向过程的稳定性,对双侧电机耦合驱动履带车辆的转向原理和履带车辆动力学与运动学进行分析,建立斜坡转向运动学与动力学模型。在此模型基础上,提出斜坡转向模型预测控制策略。针对不同斜坡角度以及转向半径,利用MATLAB/Simulink软件对转向控制策略进行建模与仿真,并通过电驱动车辆进行了实车验证。结果表明,该履带车辆斜坡转向模型具有较高的可信性,基于模型预测的斜坡转向控制策略能够使车辆稳定地进行斜坡转向操纵。     

操纵快慢对液压驱动履带车辆转向系统动态特性的影响

为准确分析操纵快慢对液压驱动履带车辆转向动态特性的影响,运用Matlab/Simulink软件建立系统转向仿真模型.仿真结果表明:以最小相对转向半径为小半径转向情况下,慢速转向与快速转向相比较,转向角速度响应延迟时间缩短一半,调节时间明显减少了1/3;随车速升高,以最小相对转向半径进行转向时,减缓转向操纵速度,转向响应延迟以及转向调节时间变化不大.车辆在行驶过程中驾驶员转向操纵时间约为3s为宜,慢速转向动态响应特性要明显好于快速转向.     

电传动履带车辆转向性能的仿真研究

通过对履带车辆转向过程的分析,建立了电传动履带车辆稳态转向的数学模型,并进行了仿真研究,为电传动系统的参数设计提供了理论依据.对实例的仿真结果表明,该电传动履带车辆的转向性能基本达到了使用要求.     

电传动履带车辆转向自适应控制策略仿真分析

针对电传动驱动履带车辆,提出了一种适应于转向阻力变化的转向控制策略.通过对转向动力学模型进行等效线性转换,推导了应用模型参考自适应控制基本原理的系统控制结构,设计了能够有效调节电机驱动扭矩的自适应控制策略.建立了基于转向自适应控制策略的履带车辆仿真模型,进行了6种给定转向工况的仿真.结果说明,在应用自适应控制后,当地面转向阻力变化时,履带车辆能够获得期望的转向角速度响应.自适应控制策略保持车辆转向稳定性的控制能力良好,且简化了驾驶员操纵,降低了电机控制难度.     

履带车辆动力学仿真技术的发展与展望

履带车辆在军事领域中发挥重要作用。由于履带车辆自身及使用环境的复杂性，传统的研究模式导致研制费用高、周期长。运用建模仿真技术研究履带车辆已成为趋势，对其发展起了巨大的推动作用。本文对仿真技术在履带车辆动力学仿真研究中的阶段性成果，按照平稳性模型、压力分布与通过性模型、转向性模型进行了回顾和总结，对履带车辆动力学仿真中常用的大型软件做了介绍，并展望了履带车辆动力学仿真技术今后的发展方向。     

履带车辆原地转向特性仿真研究

对履带车辆的硬地面原地转向特性进行了建模和仿真分析,计算结果表明,所建多体力学模型能较好地模拟履带车辆实际原地转向特性;通过改变转向速度,对原地转向工况下,车辆的受力情况以及履带张紧力的变化,进行了研究,所得结论可为高速履带车辆的结构设计与评价其原地转向特性提供计算依据.     

基于剪应力模型的履带车辆转向力矩分析与试验

为了研究在打滑条件下的履带车辆转向性能,提高履带车辆转向模型的模拟精度,建立了考虑履带滑转、滑移及转向离心力影响的高速履带车辆稳态转向模型。根据剪切应力-剪切位移关系模型推导了两侧履带牵引力、制动力及转向阻力矩的计算公式。在此基础上,根据力平衡关系构建了履带车辆转向运动学方程,并采用迭代计算方法进行求解。以某型装备综合传动装置的高速履带车辆为对象,通过试验测试结果与计算结果的对比分析,对履带车辆转向模型的准确性进行了验证。基于履带车辆稳态转向模型,研究了履带车辆转向运动学及动力学特性随转向半径及车速的变化规律,结果表明：当履带车辆转向速度越高,转向半径越小时,离心力对转向性能的影响越显著。     

基于打滑条件下的履带车辆高速转向分析

分析履带车辆高速转向时的运动学、动力学特性、计及离心力影响,并考虑履带接地段滑转与滑移条件下推导了外、内侧履带的牵引力、制动力和转向阻力矩表达式,给出了转向半径、转向角速度的计算方法,并进行了算例验证.其结论对履带车辆转向性能的评价、高速转向的正确操作有指导作用.     

硬质路面条件下履带车辆转向模型分析及验证

履带车辆与地面之间的作用关系复杂,基于地面剪切位移的方法通常会用到对时间和位置的积分,模型较为复杂,无法直接应用到车辆的实时控制算法中。通常情况下,履带车辆转向分析会将接地压力看作连续线性分布或者多矩形分布,但是试验和计算结果均表明硬质土壤条件下,履带接地压力为多峰值分布,前述两种分布均不能体现接地压力的真实状态。本文针对上述问题,在前人研究的基础上,对履带接地压力分布进行求解,提出了履带车辆接地压力简化模型。该简化模型更符合硬质路面履带接地压力的真实状态,并被应用于履带车辆转向动力学分析与验证。利用J.Y.Wong提出的垂向负载-剪切位移变化关系解决了垂向压力变化的同时剪切位移计算的问题,提出了履带车辆转向分析模型(以下简称分析模型),试验结果表明该模型有较高的精度。但是其复杂度仍然较高,为了进一步简化模型,借鉴轮式车辆轮胎侧偏角和滑转率的概念,利用履带车辆履带-地面剪切位移关系推导了简化履带车辆动力学模型(以下简称简化模型)。该模型避免了复杂的积分或者求和,显著降低了履带车辆动力学模型的复杂度,能够应用于基于模型的无人驾驶履带车辆轨迹控制方法中,且模型精度接近前述履带车辆转向分析模...     

零差速电传动履带车辆转向负载自适应控制策略研究

针对零差速电传动履带车辆,提出了一种包含转速闭环控制的自适应于转向负载的控制策略.通过对转向动力学模型进行等效线性转换,推导了适应模型参考自适应控制基本原理的电机需求转矩计算方程,综合了自适应控制律.对采用转矩控制策略、转速控制策略和自适应控制策略下的3种负载突变转向过程进行了对比仿真.所得结果说明,在应用自适应控制后,地面负载变化时,履带车辆能够获得期望的转向角速度响应.自适应控制策略保持车辆转向稳定性的控制能力优于传统的转矩控制策略和转速控制策略.     

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。