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农业机械学报 2024年第1期55卷 1-21页

作者：祝青园程家琪陈轩伟杨昌霖高云龙邵桂芳厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院厦门361005

路径跟踪是无人驾驶技术的重要组成部分,是实现铰接转向车辆准确平稳自主行驶的关键,对提高铰接转向车辆在农业、林业、矿山及建筑等行业的作业效率和安全性具有重要意义。车辆模型构建、控制算法设计和算法验证评估是路径跟踪控制研究... 详细信息

路径跟踪是无人驾驶技术的重要组成部分,是实现铰接转向车辆准确平稳自主行驶的关键,对提高铰接转向车辆在农业、林业、矿山及建筑等行业的作业效率和安全性具有重要意义。车辆模型构建、控制算法设计和算法验证评估是路径跟踪控制研究的基础,围绕这3方面阐述了铰接转向车辆路径跟踪控制研究的进展。首先回顾了铰接转向车辆的几何学模型、运动学模型和动力学模型,并讨论了各类模型在路径跟踪控制研究中的适用场景及局限性;在此基础上,阐述了铰接转向车辆路径跟踪控制算法的研究现状,对比并总结了每种算法的优缺点及适用范围,并进一步归纳了算法的验证与评估手段;最后展望了铰接转向车辆路径跟踪技术未来的研究重点及方向:考虑车辆动力学因素及模型参数动态时变特性的车辆建模研究;融合各类算法适应性并结合智能算法的多工况自适应控制算法设计;标准化、流程化的高保真仿真场景开发及集成准确性、稳定性、安全性等多性能的评估方法研究。

关键词：无人驾驶铰接转向车辆路径跟踪控制策略动力学模型验证评估

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一种针对铰接转向车辆的状态预测方法

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拖拉机与农用运输车 2024年第2期51卷 60-63,67页

作者：杨昌霖魏涛陈轩伟高云龙祝青园邵桂芳厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102 智能农业动力装备全国重点实验室河南洛阳471039

车辆状态预测对于风险评估以及规划控制意义重大。提出了一种用于铰接转向车辆的状态预测方法。首先构建了模型预测控制器,并根据控制信息设计了虚拟测量向量。接着设计了一种卡尔曼滤波预测器,融合了虚拟测量向量以及模型预测结果并输... 详细信息

车辆状态预测对于风险评估以及规划控制意义重大。提出了一种用于铰接转向车辆的状态预测方法。首先构建了模型预测控制器,并根据控制信息设计了虚拟测量向量。接着设计了一种卡尔曼滤波预测器,融合了虚拟测量向量以及模型预测结果并输出最终预测结果。仿真结果表明,提出的状态预测算法可以准确预测0.5秒内铰接转向车辆的铰接转角、速度以及位置。

关键词：状态预测铰接转向车辆模型预测控制卡尔曼滤波

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铰接转向车辆舒适性和稳定性研究

铰接转向车辆舒适性和稳定性研究

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作者：张伟吉林大学

学位级别：硕士

铰接转向车辆行驶路面复杂,工作环境恶劣,当车辆在非结构路面上行驶作业时,凹凸不平的地面使其产生剧烈的振动冲击;尤其是铰接转向车辆含有工作装置,作业时工作装置姿态和铲装载荷的频繁改变进一步加剧了车辆的振动。另外,由于铰接转向... 详细信息

铰接转向车辆行驶路面复杂,工作环境恶劣,当车辆在非结构路面上行驶作业时,凹凸不平的地面使其产生剧烈的振动冲击;尤其是铰接转向车辆含有工作装置,作业时工作装置姿态和铲装载荷的频繁改变进一步加剧了车辆的振动。另外,由于铰接转向车辆的重心较高,转向过程中前后车架相互偏转,整机重心横向偏移,导致车辆稳定性下降,而整车的振动颠簸进一步降低了其稳定性,由于受车身振动和稳定性的制约,铰接转向车辆在行驶和作业过程中不得不降低行驶速度,严重影响了其机动性能和作业效率。因此,如何有效地降低车身振动并提高稳定性是铰接转向车辆向着高性能、高质量发展的关键因素。为提高铰接转向车辆的舒适性,广大工程技术人员提出了发动机悬置、增大轮胎阻尼、驾驶室和座椅悬置等隔离振动的方法,但是未能有效隔离振动,导致车辆在复杂工况下行驶作业时,驾驶员身体振动水平仍然超出了国际标准规定的健康指南警告区域。因此,本文结合国家自然基金项目“考虑悬架系统的铰接转向车辆多维减振及失稳控制研究”(NO.51505177),对包含油气悬架系统的铰接转向车辆的舒适性和稳定性进行了研究。具体工作如下:以典型的铰接转向车辆—轮式装载机为例,根据所选择研究的轮式装载机型号,对现有各类悬架结构进行对比,综合考虑所研究车辆的底盘结构,确定当前研究车辆的油气悬架系统配置和结构;基于气体状态方程和流体力学理论建立油气悬架系统各元件的数学模型,建立了非连通式和连通式油气悬架系统的刚度和阻尼数学模型;分析了轮式装载机各部件间的连接关系,应用多体动力学软件Recurdyn建立了装载机的虚拟样机模型,并明确了仿真分析的方法。基于所建立的数学模型,应用Matlab/Simulink建立了非连通式和连通式油气悬架系统的刚度和阻尼仿真模型,通过仿真分析得到了油气悬架系统的刚度和阻尼特性,并分析了油气悬架参数,如蓄能器初始充气压力和体积、阻尼孔直径、悬架缸内径和负载重量对油气悬架系统刚度和阻尼特性的影响,研究了油气悬架系统对于激励位移和频率的响应。总结了路面激励的建模方法,建立了路面激励时域模型,以加权加速度均方根值作为车辆乘坐舒适性评价指标,研究了油气悬架参数对车辆乘坐舒适性的影响,为下一步研究油气悬架参数的选取提供了依据;分析了轮式装载机以不同车速行驶时,车辆纵向、横向和垂向加速度特性,计算得出总加权加速度均方根值,对比了不同连通方式的油气悬架系统对车辆乘坐舒适性的影响,通过分析可知,油气悬架系统可以显著降低车辆的振动,提高车辆在不平路面行驶时的乘坐舒适性。以车辆驾驶室座椅参考点垂向加速度、车身侧倾角、横向载荷转移率和俯仰角作为行驶稳定性评价指标,以俯仰角和铲斗垂向位移作为作业稳定性评价指标,选取典型的行驶和作业工况,研究了轮式装载机在转向、越障工况下的行驶稳定性,分析了铲掘和卸料时的作业稳定性,通过仿真结果可知,不同连通形式的油气悬架系统均降低了轮式装载机越障时的垂向加速度,提高了乘坐舒适性,并且,X型互联式油气悬架系统可以保证轮式装载机的行驶和作业稳定性。综上所述,本文结合铰接转向车辆特点,以轮式装载机为例,设计了包含油气悬架系统的轮式装载机,建立了非连通式和连通式油气悬架系统的数学模型,并分析了不同连通方式油气悬架系统的刚度和阻尼特性,研究了油气悬架系统对轮式装载机在路面行驶时的乘坐舒适性,分析了油气悬架系统对装载机行驶和作业稳定性的影响。本课题的研究成果将为铰接转向车辆的减振提供新的研究基础和方法,有助于提高国产铰接转向车辆在舒适性和稳定性领域的技术水平,提升其在国际市场上的竞争力。

关键词：铰接转向车辆油气悬架乘坐舒适性行驶稳定性作业稳定性

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基于弹性扭转悬架的铰接工程车辆的动力学性能

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华南理工大学学报（自然科学版） 2018年第4期46卷 8-15页

作者：柴牧 Subhash Rakheja 上官文斌华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

为了研究铰接式工程车辆侧倾稳定性及方向稳定性,基于某35吨铰接矿卡,在Adams/View中建立了铰接车辆模型,且车辆前、后轴都装备了弹性扭转悬架.模型考虑了液压转向系统的运动学及动力学特性对车辆稳定性的影响.此外,还在Matlab/Simulin... 详细信息

为了研究铰接式工程车辆侧倾稳定性及方向稳定性,基于某35吨铰接矿卡,在Adams/View中建立了铰接车辆模型,且车辆前、后轴都装备了弹性扭转悬架.模型考虑了液压转向系统的运动学及动力学特性对车辆稳定性的影响.此外,还在Matlab/Simulink中建立了液压转向系统模型.通过Adams及Matlab的联合仿真,分析了车辆侧倾及方向的稳定性.根据车辆直线行驶时的振动响应验证了Adams车辆模型,并通过车辆稳态及动态转向实验验证了液压转向系统模型的准确性.最后依照铰接车辆侧倾及方向的稳定性评价指标,对比分析了无悬架和具有前后扭转悬架车辆在空载和满载下侧倾及方向的稳定性.结果表明,具有弹性扭转悬架车辆侧倾及方向的稳定性有所降低,但可通过对悬架参数的优化来降低悬架对铰接工程车辆稳定性的影响.

关键词：铰接转向车辆液压转向系统弹性扭转悬架侧倾稳定性方向稳定性

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