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多车编队作业液压系统群协同控制研究
| 论文题名： | 多车编队作业液压系统群协同控制研究 |
| 关键词： | 工程运输;多车编队作业;液压系统群;协同控制 |
| 摘要： | 大型工程运输中，多车编队协同作业可以更好地完成单车无法完成的工作，并具有高效率、低成本等优点。多车形成编队，组合方便，模式多样，通过信息传输和控制系统能够协同作业完成运输任务，大大节约施工时间，提高运输的安全稳定性，在大件运输中具有广泛应用前景。 在研究各种多智能体编队控制理论和大型工程运输车联合作业的基础上提出多车编队作业液压系统群协同控制精度研究。根据实际工程运输需求，多车编队可以有多种组合模式，多车编队协同作业的关键是队形保持。多车编队将构成庞大的液压系统群，传统的控制方法很难实现稳定的队形控制，必须在单车稳定控制和环境感知的基础上，依靠多车液压系统群的高精度协同控制才能实现。 本文对多车编队作业液压系统群协同控制进行了深入研究，提出了多车编队作业液压系统群协同控制策略，旨在提高多车编队作业液压系统群协同控制精度，主要研究工作如下： （1）针对多车编队理论进行研究，建立编队一致性运动模型和转向运动模型，并对多车编队队形控制方法、传感和通信问题进行研究，设计出多车编队CAN总线控制系统；针对多车编队领航车的路径追踪控制，提出采用视觉定位方式和纯路径追踪控制策略，并进行了仿真和实车试验； （2）选择四车编队作业协同控制为研究对象，针对编队同步行驶驱动液压系统群控制设计出领航跟随PID控制器，并进行了稳定性判定和同步控制仿真； （3）对编队多悬挂液压系统群控制进行研究，通过分析四车编队运输的运载支撑模式，得出四车编队的安全承载区域，并提出了调平控制策略；设计了多车编队悬挂液压系统群的同步升降位移和压力双闭环PID控制器，并进行了悬挂液压系统群的同步升降控制仿真分析； （4）对编队转向液压系统群控制进行研究，分析了运输车的转向机构和转向液压系统，建立转向液压系统数学模型，并根据阿克曼几何转向的基本运动原理，推导出四车编队各转向模式下的轮组转角数学模型，设计出转向液压系统群协同控制器，并进行了仿真； （5）将上述控制策略用于四车编队运输大型预制梁，分别进行了悬挂同步升降、同步行驶和转向协同控制试验，通过现场采集数据，结果表明此控制策略精度高、响应快，可以保证多车编队协同运输的安全性和可靠性。 最终四车编队用于实际工程运载，验证了控制策略完全可以实现安全可靠的多车编队联合运输，研究成果可以为各类运输车编队作业高精度协同控制提供理论依据和设计方法参考。 |
| 作者： | 王建军 |
| 专业： | 流体传动与控制 |
| 导师： | 赵静一;冯扶民 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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