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作者：陆晨上海工程技术大学

学位级别：硕士

地震救援工作时间紧迫,危险且复杂,因此对救灾移动机器人行走装置要求较高。就目前轮式救灾移动机器人而言,对于灾后如此危险复杂的环境,缺少稳定的控制系统与良好的移动稳定性,无法满足我国地震救援物资运输的需求。针对灾后环境危险复... 详细信息

地震救援工作时间紧迫,危险且复杂,因此对救灾移动机器人行走装置要求较高。就目前轮式救灾移动机器人而言,对于灾后如此危险复杂的环境,缺少稳定的控制系统与良好的移动稳定性,无法满足我国地震救援物资运输的需求。针对灾后环境危险复杂,需要该移动机器人行走动力性能强、经济性能好、装置控制稳定、能防侧翻抵抗余震,本文研制一种面向地震救援物资运输的轮式移动机器人行走装置。根据轮式移动机器人行走装置相关资料文献,对其进行行走动力传动设计。在动力性能、经济性能以及传动平顺性能设计过程中,根据移动机器人野外救灾的应用需求,采用VB编程软件对轮式机器人动力性、经济性以及传动平顺性能进行计算,得出多种相似行走动力性能参数方案。建立移动机器人行走动力性能方案的多目标、多层次的评价指标体系,利用Topsis分析法优化移动机器人最大爬坡度、最高车速与最快加速时间,从而优化移动机器人的动力性能和经济性能。根据Topsis分析法优化的移动机器人行走动力传动参数,再对其进行装置控制研究分析。采用Carsim搭建移动机器人行走动力学模型,包括整体模型、悬架模型、轮胎模型、传动模型、制动模型,运用Simulink搭建电机装置模型与车轮转向装置模型。针对轮式移动机器人行走装置横向稳定性能较差的问题,引入PID闭环控制系统,移动机器人行走装置根据前方雷达探测计算得出的目标电机转速与目标车轮转角来控制其自身的电机转速、车速和车轮转角。根据Carsim和Simulink的接口参数设置,实现轮式移动机器人行走动力传动系统模型与电机装置模型和转向装置模型的信号传递,进而实现轮式移动机器人Carsim/Simulink行走装置联合仿真。双移线实验和稳态回转实验结果表明,联合仿真下的救灾移动机器人行走装置稳定性高于传统移动机器人,以及出现极限不稳定工况时间晚于传统移动机器人。最终优化救灾移动机器人行走装置的横向稳定性和极限工况稳定性,有效解决救灾移动机器人在野外以及路况复杂时,物资运输出现的不稳定甚至侧翻问题。本文设计一款物资运输救灾轮式移动机器人行走装置,应用Topsis分析法对其行走动力性能进行参数优化。根据优化后的参数搭建Carsim/Simulink联合仿真行走装置模型,加入PID控制系统优化其横向稳定性,对地震灾后的物资运输有一定的应用价值。

关键词： Topsis分析法 Carsim/Simulink行走装置联合仿真 PID闭环控制系统双移线实验稳态回转实验稳定性

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基于ADAMS的汽车最速操纵稳定性仿真分析与优化

基于ADAMS的汽车最速操纵稳定性仿真分析与优化

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作者：王帅青岛理工大学

学位级别：硕士

汽车工业的发展在整个制造业领域占据着重要地位,随着社会的发展和科技的进步,人们对于技术水平的要求也越来越高,汽车操纵稳定性成为人们日益关注的焦点之一。随着公路交通网的日益完善,汽车高速行驶的情况越来越多,随着车速的增加,汽... 详细信息

汽车工业的发展在整个制造业领域占据着重要地位,随着社会的发展和科技的进步,人们对于技术水平的要求也越来越高,汽车操纵稳定性成为人们日益关注的焦点之一。随着公路交通网的日益完善,汽车高速行驶的情况越来越多,随着车速的增加,汽车操纵稳定性能得到明显的减弱,大多数的交通事故都是由于高速行驶过程中由于转向导致的侧向失衡。随着车辆研究技术的发展,汽车最速操纵稳定性能作为操纵稳定性能的一个领域得到了人们的广泛关注,在高速超车性能研究方向上,汽车最速操纵稳定性能可以很好的体现出车辆高速行驶过程中的操纵稳定性能。本文通过对三菱蓝瑟车型建模,结合最速操纵稳定性评价指标,对其进行了相关实验分析及最速操纵稳定性分析,并对汽车最速操纵稳定性进行了优化与改进,本文从以下研究展开。(1)使用ADAMS对三菱蓝瑟车型进行了相关分析,将整车系统进行合理的简化,把整车模型划分为前、后悬架系统等七大子系统模型,然后对各子系统进行单独建模。在现有的评驾驶员忙碌程度、侧翻危险性、侧滑危险性指标的基础上,综合考虑汽车行驶和附着性能,增加动力性总指标、轮胎抓地能力指标以及响应性能指标等最速操纵稳定性能评价指标及汽车最速操纵稳定性综合评价指标。(2)通过双移线实验对仿真曲线和汽车最速操纵稳定性能进行了分析,通过仿真曲线可以看出,方向盘转角响应与目标值具有明显的偏差,方向盘灵敏度较低,为下一步整车最速操纵稳定性能的优化分析的方向提供了一定的思路。通过最速操纵稳定性能仿真曲线可以得到驾驶员负担评价指标、侧倾危险指标、侧滑危险指标、动力性评价指标、轮胎抓地评价指标、响应性评价指标和综合评价指标在双移线实验中的变化,通过分析得到汽车在行驶过程中各个评价指标值的变化趋势,根据指标值的变化进而得到汽车在行驶过程中汽车最速操纵稳定性能的变化。(3)通过对汽车不足转向度影响因素进行细化,分析了前后悬架侧倾刚度、静态设计参数SDF、悬架等效侧偏刚度等对汽车不足转向度的影响,通过仿真分析可以看出,悬架侧倾中心位置过高,悬架等效侧偏刚度偏大。为了进一步改善汽车不足转向特性,从悬架几何设计和改善衬套刚度入手,通过灵敏度分析得到影响侧倾中心及悬架等效侧偏刚度较大的悬架几何设计硬点参数及相应的衬套参数,通过优化使得前悬架侧倾中心高度由原来的96.75mm下降到86.65mm,并且侧倾转向系数变化甚小,前悬架等效由原来的82.69%变为75.63%,降到了合理范围之内,使得汽车不足转向特性有了进一步的提升。通过对比汽车最速操纵稳定性各项评价指标及综合评价指标,在汽车不足转向特性得到改善的同时,汽车最速操纵稳定性能也进一步的获得了提升。(4)调整质心高度、质心前后位置、前悬架刚度等汽车结构参数来研究汽车相关结构参数对汽车最速操纵稳定性能的影响。通过整车双移线实验,结合仿真曲线对比汽车侧向加速度、侧倾角、横摆角速度及最速操纵稳定性综合评价指标的变化来研究汽车最速操纵稳定性能的变化。结果表明,汽车质心前移、降低质心高度、增加前悬架侧倾刚度有利于改善汽车最速操纵稳定性能。

关键词：最速操纵稳定性双移线实验不足转向度结构参数综合评价指标

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