无人驾驶跨运车抗倾覆控制

发布时间：2020-06-22 04:12

【摘要】：近些年来,许多大型集装箱港口正逐步朝着自动化和半自动化方向进行改造。借助集装箱码头自动化改造的契机,集装箱跨运车凭借着其装卸效率高,节省燃料开支和维修费用等优点再次进入人们的视线。集装箱跨运车惯量大,质心较高,质量体积较大,这些特点导致跨运车行驶过程中,尤其是在转向过程中极易发生侧翻。集装箱跨运车现阶段正朝着智能化方向发展,但仍处于起步阶段,相关研究并不多。跨运车防侧翻问题作为跨运车领域现阶段技术中的关键问题之一,急需一种可以有效解决这一问题的控制方案。文中总结了国内外学者在车辆侧翻问题这一领域的研究成果,将8轮独立转向跨运车作为本文研究对象,对该类型车辆的侧翻原理进行了分析研究,将差动制动技术应用到跨运车防侧翻领域。具体研究内容如下:对跨运车进行动力学分析,以汽车模型中常用的二自由度、三自由度模型为基础,结合线性轮胎模型建立跨运车侧翻模型,并在MATLAB/Simulink平台进行跨运车侧翻模型搭建以及仿真验证。分析常用的车辆侧翻判别指标的优缺点,选取跨运车侧倾安全系数C_t以及横向载荷转移率LTR作为跨运车侧翻判别指标。比较分析LTR与C_t的仿真结果,并根据C_t的阈值对LTR阈值进行标定。选取LTR作为控制器的控制变量。分析单轮制动时,制动力对跨运车运动状态的影响,建立制动力分配策略。采用差制动的方式对跨运车的运行状态进行修正,进行跨运车差动制动防侧翻系统整体方案的设计。分析常用算法的优缺点,选取模糊PID控制作为差动制动的控制算法。以LTR作为控制变量设计了模糊PID控制器,并在MATLAB/Simulink平台中进行控制器模型搭建,对本文建立的防侧翻控制系统进行仿真验证。
【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】：

用户可以根据要求，自行在设计界面上添加模块，用信号线进行连接，并通过 GUI对每个模块的参数进行调配，Simulink 得到的仿真结果最终会以图形和数字的方式表现出来。Simulink 不仅仅只能满足学术研究，无论是抽象的数学系统或是集体的物理对象，Simulink 均能进行模型化表示，并且所设计的控制系统模型还可以被嵌入式软件所应用。由此可见，Simulink 的实用性极为广泛，现阶段 Simulink 已在图像处理、音频处理、信号处理和通信、航天航空、生物计算以及嵌入式设计等多个领域得到了广泛应用[43]。由于 MATLAB/Simulink 在计算、建模及仿真时方便直观，因此本文中一切计算、建模及仿真都在 MATLAB/Simulink 环境下进行。2.4.2 车轮转角输入建模根据式(2-1)和式(2-2)可以搭建出跨运车车轮转角输入模型如图 2-7 所示。模型输入量为转向盘转角 与转向系传动比i 的比值，输出量为跨运车各个车轮的输入转向角。

燕山大学工学硕士学位论文部分。2.4.3.1 侧向动力学模型根据式(2-6)，式(2-9)和式(2-10)可以搭建出跨运车侧向模型如图 2-8 所示。该模型模型输入为各个车轮的轮胎侧偏力iF ，横摆角速度 以及侧倾角加速度 ，输出为侧向加速度ya ，质心侧偏角 ，质心侧偏角速度 。

【参考文献】

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本文编号：2725173