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原文传递分布式驱动铰接车转向姿态控制策略研究

论文题名：	分布式驱动铰接车转向姿态控制策略研究
关键词：	铰接车;横向位移;通过性;转向姿态控制;分布式驱动
摘要：	铰接车的车体通过相互间的铰接点连接，车体可以绕着铰接点发生转动，因此具有转向半径小且转向灵活的特点，在工业发展中有着不可替代的作用。铰接车本身的结构特点决定了其转向特点，铰接车在转向时，会出现前车体转向且后车体往前车体转动方向相反的方向转动，并带来后车体发生横向位移的现象，此现象降低了铰接车在复杂地形下的通过性。为了提高铰接车在复杂地形下的通过性，本文提出了一种分布式驱动铰接车转向姿态控制策略研究，即建立铰接车系统模型，在铰接车进行转向时，通过传感器收集车辆的信息，反馈给控制策略模型中的动力学模型计算出满足转向要求的驱动力，将驱动力传输到车轮上，产生对应的铰接车转向姿态，减小铰接车后车体产生的横向位移。　　通过MATLAB软件和Adams软件建立了仿真模型，联合仿真验证了分布式驱动铰接车转向姿态控制策略带来的有效性，仿真结果表明分布式驱动铰接车转向姿态控制策略研究可极大地减小铰接车在转向时后车体产生的横向位移，可以提高铰接车在狭小地形下的通过性。本文依托国家自然科学基金项目“非结构地形下分布式电驱动铰接特种车辆驱动力分配及协调控制”（项目编号：51875239）开展了相关技术研究，主要内容和结果如下：　　（1）建立铰接车系统模型。分析了铰接车的结构，基于铰接车结构对其转向特点进行了分析，建立铰接车的结构模型并选取轮胎模型。对铰接车的运动学关系和力学关系进行了分析，建立动力学模型。　　（2）建立分布式铰接车转向姿态控制策略模型。基于直接横摆力矩的概念，提出一种分布式驱动铰接车转向姿态控制策略：铰接车在转向时，其所安装的传感器将铰接车的实时车辆信息反馈至铰接车动力学模型，计算出相应的驱动力，将驱动力输出至对应的独立驱动车轮，达到改变铰接车转向姿态，减小转向时后车体横向位移的目标。　　（3）建立分布式驱动铰接车仿真模型。根据分析得到的铰接车结构模型去建立相应的Adams铰接车模型，为了证明Adams车辆模型符合物理学规律，对建立的Adams车辆模型的正确性进行验证，以保证仿真的正确性。基于建立的铰接车动力学模型，建立MATLAB/Simulink铰接车系统模型，为了验证搭建的MATLAB/Simulink铰接车系统模型中的动力学模型搭建无误，对其进行了验证，以保证仿真的正确性。　　（4）对分布式驱动铰接车转向姿态控制策略进行验证。将一般铰接车和带分布式驱动铰接车转向姿态控制策略的铰接车在相同工况下进行仿真，采用MATLAB/Simulink铰接车系统模型与Adams车辆模型联合仿真。分析MATLAB/Simulink输出的理论驱动力与Adams车辆模型输出实际驱动力，对比得出两者一致的理论，证明Adams车辆模型接收到的各个车轮的驱动力为MATLAB/Simulink控制策略动力学模型发出的驱动力。分析联合仿真中Adams车辆模型转向时的后车体横向位移，对一般铰接车转向时后车体产生的横向位移和带有分布式驱动铰接车转向姿态控制策略的铰接车转向时后车体产生的横向位移进行对比，得出分布式驱动铰接车转向姿态控制策略带来的有效性。
作者：	张超
专业：	机械工程
导师：	王继新
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022