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基于直流电机与全液压转向器直联的自动转向系统研究

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农业机械学报 2020年第8期51卷 44-54,61页

作者：杨洋张刚查家翼李延凯张铁陈黎卿安徽农业大学工学院合肥230036 安徽省智能农机装备工程实验室合肥230036 中国农业机械化科学研究院北京100083

针对农机装备电控液压自动转向系统生产成本高及电动方向盘自动转向系统中控制力矩小、存在自由行程的问题,设计了基于直流电机与全液压转向器直联的自动转向机构及其电控系统,该系统主要包括自动转向执行机构、自动转向控制器和液压转... 详细信息

针对农机装备电控液压自动转向系统生产成本高及电动方向盘自动转向系统中控制力矩小、存在自由行程的问题,设计了基于直流电机与全液压转向器直联的自动转向机构及其电控系统,该系统主要包括自动转向执行机构、自动转向控制器和液压转向机构等。自动转向执行机构与原车液压转向机构连接实现自动转向功能,考虑了底盘阿克曼角的自动转向控制器实现车轮转向的精确控制,通过在转向驱动电机输出轴安装电磁离合器和转向柱扭矩传感器实现人工驾驶模式和自动驾驶模式的自动切换。试验结果表明,车轮转角响应平均稳态误差小于0.1°,最大稳态误差为0.158°,±20°阶跃信号最快响应时间达1.2 s,超调量小于1%,可以满足对各种轮式农机的自动导航辅助驾驶转向系统性能的要求。

关键词：自动转向转向控制器转向执行机构直流电机全液压转向器

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智能汽车横向控制方法研究综述

兵工学报 2017年第6期38卷 1203-1214页

作者：陈慧岩陈舒平龚建伟北京理工大学机械与车辆学院北京100081

智能汽车在提高行驶安全性和减少交通事故方面有很大的优势,已成为世界范围内的研究热点。综述了智能汽车横向控制的国内外发展历程与研究现状;介绍了车辆横向动力学和轮胎力学的研究历程和模型;阐述了智能汽车横向控制理论和方法以及... 详细信息

智能汽车在提高行驶安全性和减少交通事故方面有很大的优势,已成为世界范围内的研究热点。综述了智能汽车横向控制的国内外发展历程与研究现状;介绍了车辆横向动力学和轮胎力学的研究历程和模型;阐述了智能汽车横向控制理论和方法以及自动转向执行机构的设计;给出智能汽车横向控制研究的重点和发展趋势。通过分析认为,系统非线性、不确定性和时变特性的智能汽车横向动力学建模和横向控制器设计,特别是高速时的横向控制,以及智能车辆感知决策系统与车辆本身系统的一体化设计,将是今后研究的重点。

关键词：控制科学与技术智能车辆横向控制转向执行机构

基于双转向系统的无人驾驶拖拉机高效转向系统设计与试验

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基于双转向系统的无人驾驶拖拉机高效转向系统设计与试验

作者：张刚安徽农业大学

学位级别：硕士

我国作为农业大国,农业对于我国的国民经济生产具有重要的地位。作为田间最主要的农业机械,拖拉机的自动驾驶技术在国内外得到了广泛研究,而作为自动驾驶中的核心,自动转向执行系统的性能决定拖拉机在田间作业的质量。为提高拖拉机在田... 详细信息

我国作为农业大国,农业对于我国的国民经济生产具有重要的地位。作为田间最主要的农业机械,拖拉机的自动驾驶技术在国内外得到了广泛研究,而作为自动驾驶中的核心,自动转向执行系统的性能决定拖拉机在田间作业的质量。为提高拖拉机在田间自动转向的智能化水平,提高地头转弯的作业效率,设计了基于双转向系统的拖拉机田间高效转向系统,能够实现拖拉机在田间的高效转向。以下为主要研究工作:(1)针对传统拖拉机自动转向系统所存在着加装机构庞杂、控制力矩低及生产成本高等问题,设计了一种基于转向柱上加装直流电机的自动转向控制方式,主要包括直流有刷电机、电机减速器、转向柱、扭矩传感器及方向盘组成,整个机构与全液压转向器通过机械结构直连,保证了转向精度;通过扭矩传感器实时检测转向柱扭矩可以实现人工/自动驾驶两者模式自动切换,保证控制的安全性。该自动转向系统在拖拉机上安装使用并进行试验测试,田间试验表明:车轮响应转角平均偏差值为0.1°,最大偏差值为0.15°,±20°阶跃信号响应最快能达1.2秒,超调量小于1%,满足拖拉机在田间自动导航驾驶转向作业。(2)在地头处掉头换行是拖拉机在田间自动驾驶工作时影响效率的因素之一。本文设计了一种辅助轮系统,通过在拖拉机机前端加装一个360°转向辅助轮来完成地头高效换行,主要包括辅助轮系统结构设计、液压驱动系统设计和机电液伺服控制器设计,可实现辅助轮系统的自动转向、提升及行驶功能。设计模拟田间试验验证该辅助轮转向方式的可行性,通过与当前常见的地头转向方式进行比较,从而显示出该辅助轮转向方式的高效性。数据表明辅助轮地头转向方式在时间效率、行驶距离及地头空间占用上相较于传统转向方式分别提高了50%、80%及50%左右,预计将会对拖拉机无人驾驶领域产生较大改进。(3)研究双转向系统协同控制策略,进行拖拉机全局路径自动转向仿真试验,验证协同控制策略的可行性。开展双转向系统协同控制的实车试验,通过路径的横向误差、双转向系统的角度跟踪数据及辅助轮的抬升跟踪效果来对该双转向系统的跟踪性能进行判断,试验结果可知,该拖拉机双转向系统的可知效果良好,转向精度满足要求,满足拖拉机在田间高效转向作业的实际需求。

关键词：自动转向全液压转向器辅助轮系统转向执行机构协同控制

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智能仓储堆垛叉车自动转向系统的设计与优化

智能仓储堆垛叉车自动转向系统的设计与优化

作者：郭晓克华南农业大学

学位级别：硕士

自动转向控制技术是控制系统根据上位机发送的控制指令,控制转向执行机构驱动转向轮实现目标转向角度,从而对转向过程实现自动化的控制。自动转向控制技术作为自动导航车辆实现智能化的关键技术之一,其执行效果的好坏直接决定了自动导... 详细信息

自动转向控制技术是控制系统根据上位机发送的控制指令,控制转向执行机构驱动转向轮实现目标转向角度,从而对转向过程实现自动化的控制。自动转向控制技术作为自动导航车辆实现智能化的关键技术之一,其执行效果的好坏直接决定了自动导航车辆工作的精准性和稳定性等。本文以电动小车作为自动转向的实验平台,设计了一套能够适用于智能仓储堆垛叉车的自动转向系统。本文的主要研究内容有如下几个方面:1)通过对国内外自动转向系统的研究现状的对比分析,同时结合智能仓储堆垛叉车自身的特点,提出了一套以电机控制为主的设计方案。以STC89C52RC单片机为控制系统的核心,以带死区的PD控制算法为转向系统的核心控制算法,在尽量不改变电动小车原有转向机构的原则下,以步进电机作为转向系统的驱动电机,通过设计同步带和同步轮的传递机构将转向驱动电机的转矩传递至电动小车转向轴从而驱动电动小车转向前轮实现相应的转向动作。与此同时,在电动小车转向前轮与前桥连接处安装绝对值型编码器用来测量转向前轮的实时转向角度,从而实现对转向驱动电机的闭环控制,最终实现对电动小车转向过程自动化的控制。2)针对所提出的执行机构的设计方案进行了相关的研究与设计工作,主要包括步进电机的选型、同步带传动的设计与计算等,并根据电动小车转向系统的结构特点对转向执行机构与编码器进行了安装与固定。3)依据所设计的转向执行机构对自动转向控制系统的硬件控制电路进行了设计,主要包括主控单片机的最小系统、步进电机驱动模块、液晶显示模块、角位移传感器上拉电路等。在转向控制系统硬件电路的基础上进行了转向控制系统的软件设计,主要包括角位移信号采集及处理程序、步进电机驱动程序、串口通信程序和PD控制算法程序等。4)针对自动转向控制系统的设计,在设计过程中进行了一些相应的验证性试验,试验内容主要包括角位移传感器标定试验、步进电机性能测试试验以及PD控制算法系数整定试验。最后,为了验证所设计完成的自动转向系统是否达到响应速度快、控制精度高、稳定性强等设计要求,针对智能仓储堆垛叉车在直线行驶过程中出现的小角度的摆动和车辆转弯过程中的大目标角度的转向,对所设计的转向系统进行了转向闭环试验,并根据系统在目标角度附近波动情况在程序中加入了死区区间,其范围为[-0.2,0.2]。实验结果表明,所设计的自动转向控制系统响应速度快较快,最大超调量低于15%,能够较快稳定下来,没有出现反复的回摆现象,能够较好的实现对自动导航车辆的自动转向的控制。

关键词：自动转向控制转向执行机构步进电机 PD控制算法

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汽车主动转向系统中转向阻力矩的分析与计算

武汉理工大学学报（信息与管理工程版） 2008年第6期30卷 912-915页

作者：黄炳华陈祯福德国布伦瑞克工业大学汽车研究所德国布伦瑞克38106 深圳职业技术学院汽车与交通学院广东深圳518055 德国大陆集团汽车系统先前开发部德国法兰克福60488

汽车前轮转向阻力矩的分析和计算是主动转向系统设计和控制的理论基础,汽车前轮转向阻力矩可分为主动阻力矩和被动阻力矩两大类。从转向轮受力分析着手,利用虚功原理分析推导出了主动转向阻力矩计算公式,探讨了主动转向阻力矩与车轮所... 详细信息

汽车前轮转向阻力矩的分析和计算是主动转向系统设计和控制的理论基础,汽车前轮转向阻力矩可分为主动阻力矩和被动阻力矩两大类。从转向轮受力分析着手,利用虚功原理分析推导出了主动转向阻力矩计算公式,探讨了主动转向阻力矩与车轮所受外力以及前轮定位参数的相互关系和转向轮自动回正的条件;通过对被动转向阻力矩的分析与计算,得出了其主要影响因素是前轴载荷、轮胎气压、转向器的摩擦阻力、阻尼系数和转向速度。这些分析和计算结果对汽车主动转向系统的设计和控制具有指导作用。

关键词：主动转向系统转向执行机构主动转向阻力矩被动转向阻力矩

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汽车ADAS试验用自动驾驶机器人的设计

内燃机与配件 2019年第18期 21-22页

作者：邱红友王舰陈兰张浩琦周理东重庆凯瑞汽车试验设备开发有限公司重庆401122

本文介绍了汽车ADAS试验用自动驾驶机器人的结构组成,由基站、GPS/惯性导航系统、油门制动踏板执行机构、转向执行机构、控制器等组成,解释了机构中每个构件的作用,为ADAS试验的控制提供硬件基础。

关键词：自动驾驶机器人 GPS/惯性导航系统踏板执行机构转向执行机构