无人驾驶跨运车转向系统控制策略研究

发布时间：2020-06-14 20:47

【摘要】：随着计算机互联网技术的飞速发展,智能化、自动化等逐渐成为各码头、港口的发展目标和发展方向。跨运车作为目前港口集装箱装卸设备中的主力机型,开始逐步由人工驾驶向无人驾驶转变。转向系统作为跨运车中的一个重要组成部分,其控制方式会直接影响到车辆的操纵稳定性和驾驶安全性,特别是无人驾驶跨运车。本文以某跨运车全轮电动转向系统为研究对象,对无人驾驶跨运车转向系统的控制策略展开研究。(1)对跨运车全轮电动转向系统的整体结构和工作原理进行介绍。建立转向系统的数学模型,计算阿克曼转向模式下转向系统的运动学关系。分析跨运车各车轮间的载荷关系与原地转向阻力矩,对电动缸的活塞杆受力进行计算。(2)建立跨运车侧向动力学模型,分析跨运车侧倾角度的影响因素,确定各变量间的数学关系。搭建跨运车转向行驶的仿真模型,分析转向输入与车轮侧倾角度的关系,求解跨运车侧倾角的响应特征量。(3)针对车轮转向角速度突变会破坏电动缸精度这一问题,提出梯形速度规划方法对转角位移进行规划,通过分析确定梯形速度曲线的部分参数。设计转向角速度模糊控制器确定梯形速度曲线,建立转向角速度模糊控制器的仿真模型,仿真结果证明了转向角速度模糊控制器的有效性。(4)分析车轮跟踪转角位移曲线的原理,建立电动缸的数学模型,求解电机q轴电压与电动缸活塞杆位移的传递函数关系。提出并设计模糊PID控制器,搭建模糊PID控制器的仿真模型进行验证。仿真结果表明模糊PID控制器可以满足实际的使用需求。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U653.923
【图文】：

车（简称跨运车）出现于 20 世纪 60 年代末期堆场的专用装卸搬运车辆，通常承担由码头前沿集装箱堆码以及对集装箱半挂车进行装卸作业等机动灵活、效率高、稳定性好、便于管理等特点大规模的应用。然而随着轮胎式龙门起重机的问[2]。但随着集装箱运输规模不断扩大以及科技的高，种类逐渐增多，功能日趋完善，在船舶大型用跨运车作为水平运输的方式仍然具有非常强的装箱港口都正在加快集装箱码头自动化的升级改决实现自动化后船岸起重机的装卸效率问题，无野。无人驾驶跨运车不仅能够提高船岸起重机的且还可以实现 24 小时全天候作业，在保证安全率，现已成为跨运车发展的新方向和各大集装箱

第 1 章 绪论1.3.1 跨运车种类与特点跨运车可分为通用型跨运车、轻型跨运车和大型跨运车三种，如图 1-2 所示。通用型跨运车即为传统型跨运车，集运输与堆码能力于一身，但以堆码为主，一般堆箱高度为 3 层，最高为 4 层。而随着科技的发展以及功能需求的增多，现在的跨运车在通用型跨运车的基础上向着轻型化快速运输和大型化高层堆码的方向上发展。轻型跨运车更注重运输的速度和效率，机动性好、作业灵活、装卸作业效率高，同时由于体积小、重心低，所以跨运车的安全稳定性有较大提高，而初始投资却大大降低[5]；大型跨运车更注重跨运车的高层堆码能力，但是堆码高度受到质心的限制，因为过高的质心会影响行驶的安全性和稳定性[6]，目前升降式跨运车的出现较好的解决了这一问题。

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本文编号：2713336