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斜盘式轴向柱塞泵伺服变量特性

兵工学报 2023年第1期44卷 193-202页

作者：杜善霄周俊杰荆崇波张祝廖文博北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院山东济南250101

伺服变量是斜盘式轴向柱塞泵常用的变量方式,将直接影响到泵的整体性能。伺服变量技术原理复杂,目前仍是阻碍我国斜盘式轴向柱塞泵发展的关键技术。针对高压轴向柱塞泵研发试验过程中遇到的变量压力冲击较大、无法完全制动等,深入研究... 详细信息

伺服变量是斜盘式轴向柱塞泵常用的变量方式,将直接影响到泵的整体性能。伺服变量技术原理复杂,目前仍是阻碍我国斜盘式轴向柱塞泵发展的关键技术。针对高压轴向柱塞泵研发试验过程中遇到的变量压力冲击较大、无法完全制动等,深入研究探索不同因素对变量特性的影响。将动态过程分为启动过程、回位过程、制动过程和制动恢复过程,利用系统建模仿真AMEsim软件建立变量机构数值模型,并通过压力曲线试验和仿真结果对比证实模型的有效性。在不同进口阻尼、回油阻尼、回位弹簧刚度条件下,对伺服变量系统进行了数值模拟。研究结果表明:进口和回油阻尼对变量动态过程均产生影响,弹簧刚度主要对制动过程有影响。

关键词：斜盘式轴向柱塞泵伺服变量变量特性试验影响因素

装甲车辆综合传动装置外接油管系统动态特性分析

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兵工学报 2023年第11期44卷 3447-3454页

作者：高普李宏才刘辉孟杰克北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院山东济南250307

针对装甲车辆综合传动装置外接油管动态特性恶化导致的失效问题,研究不同车速动态激励下的外接油管动态特性和结构强度变化规律,提出外接油管有效优化改进措施。对综合传动装置上典型外接润滑油管和供油油管系统进行动态特性分析。利用... 详细信息

针对装甲车辆综合传动装置外接油管动态特性恶化导致的失效问题,研究不同车速动态激励下的外接油管动态特性和结构强度变化规律,提出外接油管有效优化改进措施。对综合传动装置上典型外接润滑油管和供油油管系统进行动态特性分析。利用试验测试获取油管关键部位的载荷激励,进行瞬态动力学仿真和理论动力学建模,探究关键参数对油管系统动态特性的影响规律。提出动态特性的优化改进方案,油管系统关键部位的振动幅值消减15%以上。

关键词：装甲车辆综合传动装置外接油管动态特性瞬态动力学仿真

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基于可通行度估计的无人履带车辆路径规划

兵工学报 2023年第11期44卷 3320-3332页

作者：陶俊峰刘海鸥关海杰陈慧岩臧政北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院山东济南250000

针对现有路径规划方法对地形特征考虑不足的问题,以无人履带车辆为研究对象,提出一种基于可通行度估计的路径规划方法。基于卷积长短期记忆(Conv LSTM)网络,从连续轨迹上提取激光雷达点云的空间特征和时间关联特征,融合车辆运动特征,估... 详细信息

针对现有路径规划方法对地形特征考虑不足的问题,以无人履带车辆为研究对象,提出一种基于可通行度估计的路径规划方法。基于卷积长短期记忆(Conv LSTM)网络,从连续轨迹上提取激光雷达点云的空间特征和时间关联特征,融合车辆运动特征,估计地形可通行度。基于地形可通行度,改进A算法的节点扩展方式和代价函数,输出满足无碰撞约束和低可通行代价的离散路点;使用无梯度迭代平滑算法减小路径松弛度和可通行度代价;再使用三次B样条曲线对离散路径进行拟合,输出平滑参考路径。以参考路径建立Frenet坐标系,构建基于可通行度代价的安全走廊,在满足无碰撞约束、低可通行度代价的前提下,在走廊内生成满足车辆运动学约束的平滑路径。试验结果表明,所提出的方法能够充分考虑地形特征,提升路径规划结果的稳定性和可通行性。

关键词：无人履带车辆可通行度估计路径规划改进A算法二次规划

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基于多传感器融合的越野环境路面信息识别

北京理工大学学报 2023年第8期43卷 783-791页

作者：刘辉刘聪韩立金何鹏聂士达北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院山东济南250307

为实现精准的越野环境路面信息识别,文中提出了一种基于多传感器信息融合的路面信息识别方法.首先,针对车辆簧下振动加速度信号设计了特征提取算法,通过双线性池化方法融合加速度特征与图像+深度特征,以实现对越野路面类型的多维度特征... 详细信息

为实现精准的越野环境路面信息识别,文中提出了一种基于多传感器信息融合的路面信息识别方法.首先,针对车辆簧下振动加速度信号设计了特征提取算法,通过双线性池化方法融合加速度特征与图像+深度特征,以实现对越野路面类型的多维度特征融合与识别.然后,为提高越野路面可通行区域检测效果,引入迁移学习方法,将越野场景路面类型识别模型中路面特征提取的共性知识向通行区域分割模型进行迁移.在真实越野环境数据集下对模型进行训练与测试,测试结果表明文中提出的识别方法不仅在越野场景路面类型识别任务上获得了98.65%的平均分类准确率,而且引入先验知识可明显提升通行区域检测效果.

关键词：越野环境路面类型识别多传感器信息融合迁移学习可通行区域检测

无人车全轮蟹行转向稳定性鲁棒控制与试验验证

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汽车工程 2022年第8期44卷 1126-1135,1279页

作者：赵越胡纪滨吴维魏超北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院济南250307

无人车在民用和军用领域得到了愈发广泛的研究和应用,它完全取消人类驾驶操纵机构,采用全线控控制架构和全轮分布式独立驱动/制动/转向技术,使各个车轮独立控制,进而可实现多种转向模式,获得传统车辆无法实现的高机动性轨迹跟踪能力。... 详细信息

无人车在民用和军用领域得到了愈发广泛的研究和应用,它完全取消人类驾驶操纵机构,采用全线控控制架构和全轮分布式独立驱动/制动/转向技术,使各个车轮独立控制,进而可实现多种转向模式,获得传统车辆无法实现的高机动性轨迹跟踪能力。本文对全线控无人车全轮蟹行转向控制展开研究,提出了一种模型可重构的稳定性鲁棒控制算法,建立了蟹行机动的鲁棒控制目标和参数摄动动力学模型,构建了鲁棒H/H稳定性控制器,实现了无人车无横摆的点对点直接运动,并通过综合协同动力学控制实现车身运动姿态与运动轨迹的解耦控制,从而显著提升无人车在复杂空间的轨迹跟踪能力。最后,通过一辆六轮无人车样机的实车测试验证了所设计的鲁棒控制器的控制效果。

关键词：无人车全轮转向蟹行机动鲁棒控制

基于前馈补偿的轮腿式机动平台姿态自适应控制

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兵工学报 2023年第9期44卷 2756-2767页

作者：刘辉刘宝帅廖登廷韩立金崔山北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院(济南) 山东济南250300

在通过复杂路面障碍时,轮腿式机动平台的轮端负载较大,且地面对轮胎的外力会突然变化,会显著降低机身姿态的控制精度,并容易导致轮胎脱离地面失稳等问题。为提高平台的地形适应能力和稳定性,提出一种基于前馈补偿的平台姿态自适应控制... 详细信息

在通过复杂路面障碍时,轮腿式机动平台的轮端负载较大,且地面对轮胎的外力会突然变化,会显著降低机身姿态的控制精度,并容易导致轮胎脱离地面失稳等问题。为提高平台的地形适应能力和稳定性,提出一种基于前馈补偿的平台姿态自适应控制策略。构建平台的逆运动学模型和动力学模型,考虑轮-地接触点垂向支撑力和纵向驱动力实现轮-地接触状态的实时估计,结合腿部高度观测器和轮-地接触状态估计器获得腿部垂向补偿高度,兼顾平台车轮运动稳定性和姿态自适应控制精度。考虑平台机身动量和角动量,利用二次规划算法优化的轮端虚拟驱动力求解前馈补偿力矩,以实现平台的运动精确控制。仿真结果表明,该方法可以有效提高轮腿式机动平台在崎岖路面环境下的姿态自适应控制精度和轮胎驱动稳定性,为在复杂工况下轮腿式机动平台执行侦察等任务奠定基础。

关键词：轮腿式机动平台前馈补偿轮-地接触实时估计姿态控制

基于学习型滑模预测控制的无人驾驶车辆非结构化环境轨迹跟踪及稳定性控制

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机械工程学报 2023年

作者：刘聪刘辉韩立金聂士达北京理工大学前沿技术研究院北京理工大学机械与车辆学院

针对高速无人驾驶车辆在复杂非结构化环境下轨迹跟踪精度和横摆稳定性之间难以协调平衡的难题，提出一种基于学习型滑模预测控制的轨迹跟踪及稳定性协调控制方法。首先，基于高斯过程回归方法构建数据学习型预测模型，以解决复杂非结构... 详细信息

针对高速无人驾驶车辆在复杂非结构化环境下轨迹跟踪精度和横摆稳定性之间难以协调平衡的难题，提出一种基于学习型滑模预测控制的轨迹跟踪及稳定性协调控制方法。首先，基于高斯过程回归方法构建数据学习型预测模型，以解决复杂非结构化环境下无人驾驶车辆的剩余模型不确定性和环境噪声干扰问题。其次，提出一种基于高斯-滑模预测控制的轨迹跟踪及稳定性协调控制方法，将基础模型与高斯不确定性预测相结合作为控制模型，设计基于滚动预测优化的滑模控制方法，满足多约束下控制器的实时性和鲁棒性要求。此外，构建车辆未来时刻行驶风险预测模型，利用基于预测时域内相对残差的递归贝叶斯定理提前决策多目标融合型函数的权重系数，满足全局性能最优。仿真结果表明，所提方法有效提高了存在路面噪声干扰的非结构道路下高速无人驾驶车辆轨迹跟踪精度和动力学稳定性。

关键词：无人驾驶汽车轨迹跟踪及稳定性高斯过程滑模预测控制行驶风险预测

坦克装甲车辆综合传动装置外接油管系统动态特性分析

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兵工学报 2023年

作者：高普李宏才刘辉孟杰克北京理工大学前沿技术研究院北京理工大学机械与车辆学院

针对综合传动装置外接油管动态特性恶化导致的失效问题，研究不同车速动态激励下的外接油管动态特性和结构强度变化规律，提出外接油管有效优化改进措施。对综合传动装置上典型外接润滑油管和供油油管系统进行动态特性分析，建立油管系... 详细信息

针对综合传动装置外接油管动态特性恶化导致的失效问题，研究不同车速动态激励下的外接油管动态特性和结构强度变化规律，提出外接油管有效优化改进措施。对综合传动装置上典型外接润滑油管和供油油管系统进行动态特性分析，建立油管系统的三维拓扑结构，利用试验测试获取油管关键部位的载荷激励，进行瞬态动力学仿真和理论动力学建模，探究关键参数对油管系统动态特性的影响规律，提出动态特性的优化改进方案，对比验证所提方案的有效性与可靠性。

关键词：综合传动装置外接油管动态特性瞬态动力学仿真理论动力学

基于转向响应特性的智能车辆轨迹跟踪双闭环控制

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北京理工大学学报 2022年第7期42卷 706-712页

作者：徐彬张大鹏杨海洋韩子勇北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401135 北京理工大学前沿技术研究院山东济南250307

智能车辆轨迹跟踪的准确性与鲁棒性是车辆运动控制性能的重要表征,基于路径预瞄信息的跟踪控制研究使车辆性能显著提升.然而,车辆转向系统响应不足给车辆实时准确的基于预瞄信息跟踪参考轨迹带来挑战.针对此问题,实时引入转向系统状态... 详细信息

智能车辆轨迹跟踪的准确性与鲁棒性是车辆运动控制性能的重要表征,基于路径预瞄信息的跟踪控制研究使车辆性能显著提升.然而,车辆转向系统响应不足给车辆实时准确的基于预瞄信息跟踪参考轨迹带来挑战.针对此问题,实时引入转向系统状态建立双闭环轨迹跟踪控制结构,保证智能车辆轨迹跟踪控制算法对转向系统响应不足的鲁棒性.具体结构外环基于预瞄信息使用模型预测控制求解最优转向角,内环基于转向状态误差使用PID方法设计反馈控制律以补偿转向响应不足.双闭环结构耦合控制输入保证了车辆鲁棒最优跟踪控制.最后通过Carsim与Simulink联合仿真,验证了该双闭环控制结构的有效性.

关键词：智能车辆轨迹跟踪响应不足双闭环控制模型预测控制