某军用无人车辆全向底盘设计与性能仿真研究

发布时间：2020-05-12 11:20

【摘要】：由于轮毂电机驱动军用无人车辆质心高,簧下质量大,车辆在低速转向时,转弯半径比大,机动性较差,在高速转向时,操纵稳定性较差,容易失去方向的控制。针对该问题,从工程应用角度出发,对6×6全轮转向军用无人车辆进行了底盘设计与性能仿真研究。研究工作具体如下:(1)首先对军用无人车辆的发展现状和应用情况进行了梳理,主要分析了国内外军用无人车辆及其操纵稳定性和多轴转向技术等方面的研究现状。在此基础上,根据项目性能需求提出军用无人车辆底盘总体设计方案,主要研究整车底盘总体布置,全向全驱方案的实现,包括电池、电机选型,全轮转向系统设计。并对其进行动力性能匹配设计,根据动力性能匹配计算结果,基于ADVISOR软件对其匹配结果进行仿真验证。(2)设计了一款基于蜗轮蜗杆传动的独立转向悬架系统,实现整车全轮转向,以所建军用无人车辆整车为模型,推导出三轴军用无人车辆非线性二自由度数学模型,在此模型基础上,提出了全轮转向的最优控制策略。利用Matlab/Simulink软件建立了6×6全轮转向三轴车辆的整车仿真模型,在相同参数设置条件下,将全轮转向车辆模型与前桥转向车辆模型两者的仿真结果进行对比分析。结果表明全轮转向三轴军用无人车辆在低速行驶时,机动性较高;在高速行驶时,其操纵稳定性较好。(3)在分析了全轮转向技术对整车操纵稳定性影响的基础上,利用ADAMS/Car软件建立了军用无人车辆整车多体动力学仿真模型。根据所建三维虚拟样机模型的参数和硬点位置,分别建立整车的各项模板和子系统,主要包括:全轮转向、悬架、动力总成和车身总体等系统模板,然后通过这些系统模板建立相应的子系统并利用通讯器建立相互之间的匹配关系,最后装配成军用无人车辆整车操纵稳定性仿真模型。(4)对所建军用无人车辆整车多体动力学模型进行了操纵稳定性试验,包括转角阶跃、转角脉冲、稳态回转和蛇行4项试验。针对各项试验结果进行分析,并根据各项试验评价方法对该军用无人车辆进行了操纵稳定性评价。通过仿真结果找出对该车操纵稳定性影响较大的因素并对其定量分析,选定较优设计参数对虚拟样机三维模型进行优化。最后通过试制样车进行了实车试验,其试验结果验证了仿真结果的可靠性,为研究和改善军用无人车辆的操纵稳定性能提供理论参考和工程应用价值。
【图文】：

无人车辆,发展状态,以色列,俄罗斯

轻型部队和先锋部队承担探测、物资运输和伤员后送等辅助性任务。逡逑２０１５年在俄罗斯的武器装备展上，俄罗斯推出了一款高机动性地面军用无人车辆逡逑ＲＴＫ－ＡＭ［３］，如图１．１所示。在作战时ＲＴＫ－ＡＭ无人平台的主要作用就是对周围的危险逡逑环境进行侦察。它是一款８轮驱动的无人车辆，由于中间部件可以压缩和旋转，从而提逡逑高了整车的机动性能和越障能力。它可以执行多种任务，其有效工作时间可以达到４小逡逑时以上。ＲＴＫ－ＡＭ军用无人车辆可以在厚度达到１０ｃｍ的雪地上行驶，也可以跨越宽度逡逑达到５０ｃｍ壕沟，其涉水深度可以达到２５ｃｍ。目前其研宄团队将继续测试该车辆，，并研逡逑究在车上集成各种装备，比如基于视觉的侦查系统和排雷机械手等。逡逑图１．１俄罗斯地面无人车辆ＲＴＫ－ＡＭ逡逑以色列在军用无人车领域一直处于较快的发展状态。其汽车工业公司推出了邋“阿姆逡逑斯塔夫”（ＡＭＳＴＡＦ）邋６ｘ６无人车是在加拿大ＯＤＧ公司的“亚尔古舟”（ＡＲＧＯ）邋６％无逡逑人车的基础上研制而成，主要用于执行警戒、边界巡逻、运输和伤员后送任务，如图１．２逡逑所示。“阿姆斯塔夫”邋６ｘ６无人车采用了先进的电传动技术，正常工作状态蓄电池供电，逡逑轮边电机独立驱动两侧前轮

某军用无人车辆全向底盘设计与性能仿真研究

图１．２邋“阿姆斯塔夫”（ＡＭＳＴＡＦ）邋６ｘ６无人车逡逑“”
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ810.3

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