基于輪轂電機(jī)的四輪驅(qū)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)是小車(chē)行走控制的重要組成部分。現(xiàn)有的四輪小車(chē)轉(zhuǎn)向方式主要有前輪轉(zhuǎn)向、全輪轉(zhuǎn)向和斜行轉(zhuǎn)向三種模式。其中,前輪差速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向方式是目前應(yīng)用最廣泛的四輪小車(chē)轉(zhuǎn)向方式,其優(yōu)點(diǎn)在于控制相對(duì)簡(jiǎn)單,而缺點(diǎn)則是轉(zhuǎn)向半徑偏大,尤其是在低速行駛狀態(tài)下,前輪差速轉(zhuǎn)向方式的靈活性有所欠缺。本文以四輪驅(qū)動(dòng)小車(chē)為研究對(duì)象,主要進(jìn)行了以下幾方面的研究:
　　 (1)建立了前后輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。分析了傳統(tǒng)的前輪差速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向模

2、型的Ackermann-Jeantand特性函數(shù),根據(jù)特性函數(shù)的分析,對(duì)前后輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向模型的特性函數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)、驗(yàn)證,并建立運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行研究。
　　 (2)研究了四輪驅(qū)動(dòng)小車(chē)行走狀態(tài)的電子差速控制策略。主控制器對(duì)小車(chē)在直行狀態(tài)和轉(zhuǎn)向狀態(tài)的四輪速度進(jìn)行協(xié)調(diào)分配,四路電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器使用自適應(yīng)模糊PID控制算法對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)制,使各輪轂電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速盡可能的趨近于主控制器輸出的理論轉(zhuǎn)速,確保小車(chē)按預(yù)期的軌跡行駛。

3、r>　　 (3)在Matlab/Simulink環(huán)境下,結(jié)合輪轂電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和小車(chē)前后輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向模型的分析結(jié)果,對(duì)該轉(zhuǎn)向模型中各輪轉(zhuǎn)速與車(chē)速、轉(zhuǎn)向角的關(guān)系進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的電子差速控制策略能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)各輪轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)小車(chē)中、小角度轉(zhuǎn)向過(guò)程中的平穩(wěn)行進(jìn)。驗(yàn)證了前后輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向控制方法的可行性。
　　 (4)設(shè)計(jì)了配套的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),對(duì)差速轉(zhuǎn)向策略和調(diào)速控制算法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。根