电驱动无人履带车辆线控机电联合制动技术研究

电驱动履带车辆具有良好的运动可控性,同时可借助电气制动缓解传统履带车辆制动系统负荷重、寿命短的问题,是履带车辆实现无人驾驶的理想驱动方式。通过对某电驱动履带车辆制动系统的无人化设计研究,提出了一种机电联合制动系统线控化的完整技术方案。该方案采用一种改进的三段式机械-电气制动结合方式,并在保证既定制动性能前提下按照最大化制动能量回收的原则,给出了相应的机械-电气制动力分配策略。按照该方案进行平台搭建后,进行了制动性能实车试验,验证了该系统具有良好的制动性能和工作稳定性,可在充分满足国家军用标准对军用履带车辆制动性能要求的同时,保证整体效率在25%左右的动能转化效率。     

履带车辆电传动系统两段式机电联合制动策略研究

为减轻电传动履带车辆制动过程对制动器的损害,根据电传动的特点,提出了机电联合制动方法.通过对电气和机械单独制动特性分析和原车采用三段式机电制动控制策略的分析,提出了两段式电传动车辆联合制动策略,并在MATLAB/Simulink中进行仿真分析,结果表明:两段式制动策略能够减小系统对机械制动力的需求,很好地满足了制动目标.该研究为制动系统的设计提供了理论依据.     

高速电驱动履带车辆联合制动转矩动态协调控制研究

针对高速电驱动履带车辆机械制动器、电机和电液缓速器3种执行部件联合制动转矩响应的问题,提出了机械制动器、电机和电液缓速器动态协调控制策略。基于制动需求和车速等因素进行稳态制动力分配,综合考虑3种执行部件动态响应特性,建立基于电机-电液缓速器二者联合制动和机械-电机-电液缓速器三者联合制动转矩动态协调控制策略,搭建面向工程应用的电驱动履带车辆传动系统仿真模型,利用实时仿真工具进行策略验证。仿真结果表明,在整个制动过程中该动态协调控制策略可提高车辆总制动转矩响应速度和精度,改善系统动态响应特性。     

某重型车辆联合制动的仿真研究

分析了某重型履带车辆的制动系统,提出增加液力制动的必要性,重点研究了该型车的液机联合制动.仿真结果表明,该型车目前的传动系统仅适用于有限联合,但制动力不能平稳过渡.提出了该型车传动系统的改进方案,并进行了制动性能的仿真分析,结果表明该车的制动性能得到了根本的改善.     

分布式电驱动履带车辆驱动力协调控制策略研究

以某型分布式电驱动履带车辆为研究对象,为解决多驱动电机输出动力匹配的问题,提出一种分层协调控制策略。建立驱动力分层协调控制结构,将系统分为运动控制层、控制分配层以及防滑控制层;针对车辆主、从结构过驱动的特点,采用基于规则的方法设计主、从电机分配律,采用二次规划法设计轮毂电机优化分配律,并利用加权最小二乘法进行解算,以提高电动负重轮附着裕度,降低电动负重轮与履带轨面间的摩擦耗散能;设计了线性自抗扰防滑控制器,避免电动负重轮过度“滑转”,保证电动负重轮与履带轨面的有效附着。基于Matlab和RecurDyn的联合仿真实验表明,控制分配器能够实现驱动电机群力矩的优化分配,线性自抗扰控制器能够实现复杂路面条件下电动负重轮的防滑控制,提高车辆动力传递的稳定性和效率。     

基于无人驾驶单流传动的中型履带车辆大坡道起步控制

为解决基于二级行星转向机速差转向的无人驾驶履带车辆坡道起步控制问题,对该类型车辆的起步过程进行分析,提出一种无人驾驶履带车辆的协调自动起步控制策略,并进行了实车验证。控制策略包括车辆起步负载的获取与计算,起步过程中发动机、操纵杆控制策略和车辆起步控制流程。在大坡道（≥15°的坡道）起步的情况下,利用双侧二级行星转向机进行起步,减少起步过程中摩擦元件的磨损,避免起步过程中发动机熄火,减少或者避免车辆“倒溜”现象的发生。控制策略通过无人驾驶履带车辆自身装备的环境感知设备和电子地图信息对车辆当前状态进行准确估计,生成发动机转速等初始坡道起步控制参量。对起步过程中操纵杆动作进行聚类分析,确定操纵杆第一位置敏感区域和非敏感区域的分界面,对不同区域进行针对性控制。依据试验数据确定发动机初始转速,制定控制规则。实车试验结果表明,上述控制算法能够有效保证无人驾驶二级行星转向机的履带车辆坡道起步成功率。     

混合动力履带车辆机电复合制动力分配策略研究

为解决双侧电驱动履带车辆复合制动问题,提出一种机械、电气制动力模糊分配控制策略,通过制定以踏板信号和车辆行驶速度为输入的模糊规则在线实时分配电气、机械制动比例,并考虑电制动实际存在的约束,提高车辆复合制动匹配效果。其次,建立了整车驱动电机系统、机械制动系统以及车辆动力学实时仿真模型,进行了多种制动强度下的驾驶员在环的控制原型仿真试验,仿真结果表明复合制动系统能够在有效回收制动能量的同时,实现平稳制动。     

履带车辆无人驾驶程序控制技术的研究

为了满足在特定环境下车辆无人驾驶的要求,可以将程控技术应用于车辆上,本文针对特定任务,讨论了在装有AMT自动变速操纵系统的履带车辆上,研制程序控制系统,以满足车速和行驶里程指标要求,通过试车证明本系统工作正常,满足性能要求。     

履带车辆低速转向过程协调控制仿真研究

由于履带车辆在直驶和转向工况的路面阻力差异很大,导致车辆在直驶-转向-直驶这一动态过程中,车辆负载扰动很大,驾驶员需要精细的操作油门踏板去实现稳定的车速,实现转向意图,特别是在对车辆进行挪库等操作时,要求车辆低速转向,由于此时发动机转速较低,涡轮增压器的迟滞效应严重,导致发动机响应性较差,很容易造成车辆转向困难,转向意图实现差,以及直驶与转向工况切换时车速扰动大等问题.试图通过协调控制的方式,在不操作油门踏板的情况下,自动调节发动机的转矩输出,以适应履带车辆在直驶和转向工况互相切换时的负载扰动,使车辆保持车速的平稳.针对车辆在发动机怠速下起步,随后进入转向这一工况进行研究,通过仿真结果对比分析,证明采用协调控制能有效的降低由负载扰动带来的车速波动,实现低速平稳转向的目标.     

混合动力履带车辆机电联合制动控制

为提升混联式机电复合传动（EMT）履带车辆全路况条件下机电联合制动的稳定性,提出一种基于电机饱和度的可变比例系数并联式全工况机电制动力分配策略,以有效处理路面附着条件、驾驶员意图、滑移率和电池荷电状态等约束,减弱履带打滑现象和电机制动力饱和现象。建立EMT系统动力学模型,分析工况约束条件下系统的机电制动特性和动态约束边界。提出以电机制动饱和度为核心的动态机电制动力分配目标,并设计滑移率控制器,以实现满足全工况制动稳定性目标的总制动力求解和底层机电制动力协调分配。利用扩张型状态观测器精确估计时变路面附着系数,并基于遗传算法对控制参数进行优化。利用仿真和硬件在环实验对高速紧急制动进行模拟。研究结果表明：全路况机电联合制动控制策略满足整车制动性能要求,兼顾制动能量回收效率和电机安全运行等多种指标,有效降低液压制动器的机械压力,提高了制动器使用寿命和制动过程的安全性。     

串联式混合动力车辆发电机组协调控制策略

串联式混合动力车辆在大功率加载过程中存在发动机超载灭车的问题。为实现机组平顺调节,分析发动机-发电机组在调节过程中失稳的原因,提出一种新型发动机-发电机组协调控制策略,优化机组的协调方法,减小机组动态调节过程中系统的能量损耗,改善车载综合电力系统母线的电能质量。硬件在环仿真实验结果表明：相比传统的控制策略,新型策略可以实现动态调节过程最小能量损耗,平抑直流母线电压波动,协助发动机-发电机组更好地执行整车能量管理策略。     

基于模型预测控制的无人驾驶履带车辆轨迹跟踪方法研究

无人驾驶履带车辆的轨迹跟踪面临着系统不确定性和外界干扰等难以克服的不利因素。针对这一问题,通过研究履带车辆的滑动转向特性,建立了基于瞬时转向中心的履带车辆运动学模型。同时,针对参考路径是离散路点序列的特点,提出了一种基于3次Bezier曲线的参考路径自适应拟合方法,在实现路径平滑基础上提供道路的曲率信息。考虑到模型不确定性和外界干扰对轨迹跟踪精度的影响,设计了基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器,并引入反馈校正,系统地处理无人驾驶履带车辆建模误差、环境约束以及执行机构约束。实车试验结果表明,该方法可以有效地抑制系统不确性和外界干扰的影响,实现无人驾驶履带车辆高精度的轨迹跟踪控制。     

履带车辆不同制动工况下的性能仿真研究

该文提出了履带车辆制动性能的主要评价指标,建立了某型履带车辆制动性能的仿真计算模型.用该模型模拟了履带车辆在不同制动工况下车速、减速度及制动距离的变化,通过与试验值比较,验证了模型的有效性和准确性.     

零差速电传履带车辆整车行驶控制策略研究

针对履带车辆电传动研究和采用较多的零差速电传动方案，对电传动履带车辆的整车行驶控制策略进行了研究，提出了系统控制方案并做了具体的分析。基于电传动与传统传动装置本质上的不同和驾驶操纵的人机适应性，对驾驶信号的定义进行了定性和定量的分析。对驱动电机及其协同控制，提出了直驶电机采用基于有限功率的直接转矩控制、转向电机采用直接转矩控制（小半径转向）和电流矢量控制（大半径转向）双模控制的系统控制方法；并对具体的控制途径进行了描述。最后，基于在Matlab/Simulink下建立的整车行驶系统仿真模型，对车辆加速和转向的动态过程进行了仿真，仿真结果袁明，该控制方案可行并可以使车辆具有良好的加速性能和转向性能。     

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.     

履带车辆悬挂质量系统振动的模糊控制与仿真

本文提出了一种模糊控制方法以控制履带车辆悬挂质量系统的上下垂直线振动和前后俯仰运动的角振动。建立了含8自由度的二分之一履带车辆悬挂系统的力学模型,同时考虑了履带车辆的垂直线振动和俯仰角振动的耦合效应。另外,本文也研究了不同控制力的组合对控制效果的影响,发现在转动控制中存在所需控制力的极小值。模糊控制的数值仿真结果表明在规则正弦路面和复杂随机路面下悬挂系统的加速度和俯仰角均可得到有效控制。     

带有多未知性的无人车编队控制

文中研究无人车领导者具有未知线速度、角速度及其未知上界等多种未知性的无人车编队控制问题.首先,通过变换将无人车编队控制问题转化为无人车一致性问题;其次,为补偿这些未知性,通过建立时变反馈控制方法,解决了无人车一致性控制问题,进而实现了无人车编队控制.该方法的核心思想是在控制器中引入一个时间函数使得随着时间的增加,这些未知性能够得到补偿.最后,通过数值仿真验证了控制算法的有效性.