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基于轮毂电机的四轮驱动差速转向控制系统的研究
| 论文题名： | 基于轮毂电机的四轮驱动差速转向控制系统的研究 |
| 关键词： | 四轮驱动;差速转向控制系统;轮毂电机;直行状态;协调控制 |
| 摘要： | 转向控制系统是小车行走控制的重要组成部分。现有的四轮小车转向方式主要有前轮转向、全轮转向和斜行转向三种模式。其中,前轮差速驱动转向方式是目前应用最广泛的四轮小车转向方式,其优点在于控制相对简单,而缺点则是转向半径偏大,尤其是在低速行驶状态下,前轮差速转向方式的灵活性有所欠缺。本文以四轮驱动小车为研究对象,主要进行了以下几方面的研究: (1)建立了前后轮反向转动差速转向模型的运动学和动力学模型。分析了传统的前轮差速驱动转向模型的Ackermann-Jeantand特性函数,根据特性函数的分析,对前后轮反向转动差速转向模型的特性函数进行推导、验证,并建立运动学和动力学模型进行研究。 (2)研究了四轮驱动小车行走状态的电子差速控制策略。主控制器对小车在直行状态和转向状态的四轮速度进行协调分配,四路电机驱动控制器使用自适应模糊PID控制算法对电机转速进行调制,使各轮毂电机的实际转速尽可能的趋近于主控制器输出的理论转速,确保小车按预期的轨迹行驶。 (3)在Matlab/Simulink环境下,结合轮毂电机的数学模型和小车前后轮反向转动差速转向模型的分析结果,对该转向模型中各轮转速与车速、转向角的关系进行仿真。仿真结果表明:本文设计的电子差速控制策略能够较好的实现对小车各轮转速的协调控制,实现小车中、小角度转向过程中的平稳行进。验证了前后轮反向转动差速转向控制方法的可行性。 (4)设计了配套的硬件系统和软件系统,对差速转向策略和调速控制算法进行试验验证。根据差速转向系统的功能分工,硬件方面:基于ARM芯片设计了控制信号的收、发电路、速度信号输出电路和轮毂电机转速监测等硬件电路,基于PIC单片机设计了四路可调速电机驱动控制器;软件方面:对控制信号的收发程序、电机驱动控制程序、自适应模糊PID调速程序等软件控制进行设计。最后,通过试验对研究内容进行验证,验证了前后轮反向转动差速控制策略的可行性和自适应模糊调速控制方法的实用性。 |
| 作者： | 邱恒浪 |
| 专业： | 农业电气化与自动化 |
| 导师： | 谢守勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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