某无人驾驶轻型履带车坡道起步研究

发布时间：2020-08-07 02:23

【摘要】：军用地面无人车辆是未来军事力量的重要组成部分。在我国,大量的“一代坦克”面临着淘汰和退役,但是其单流传动系统具有传动效率高、成本低的优点,是最具有无人化潜力的履带装甲平台。本课题以某部委预研项目为依托,以某型单流传动履带装甲车辆为平台,紧紧围绕其整车与动力传动系统开展无人驾驶时的自主坡道起步控制技术研究,具体内容如下:(1)对传动系统进行了起步过程的动力学分析,并从滑磨功等方面全面对比了转向离合器与主离合器进行坡道起步的优缺点;以履带装甲车辆安全起步条件为前提,提出了无人驾驶履带车辆坡道起步的评价指标;制定了转向离合器坡道起步方案。(2)以转向离合器坡道起步过程中车辆的受力变化为依据,进行整车动力学分析;在足够安全的范围内,给出了溜车距离的计算表达式和两侧履带所受驱动力的约束条件。(3)依据坡道起步过程对转向驱动机构响应时间的要求加装了液压伺服控制系统;建立了伺服放大器与阀控液压缸的数学模型以及转向操纵机构之间的运动关系,并在simulink中进行了系统开环特性测试。(4)采用模糊PID闭环控制算法实现了转向操纵机构期望位移值的精确跟踪;在坡道起步第一阶段用惯性导航系统提供的坡道角度来确定离合器半接合点,第二阶段引入发动机转速下降率对离合器接合速度进行闭环控制;并将无人驾驶时自主坡道起步的功能实现融入整车控制系统的架构中。(5)通过参加“跨越险阻”地面无人系统挑战赛以及实车试验,验证了无人驾驶模式下的整车自主坡道起步策略,取得良好效果,在溜车距离几乎为零的前提下,大大减小了起步时间和滑磨功。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ810
【图文】：

MULE系列无人车

图 1.1 Crusher 图 1.2 MULE 系列无人车虽然通过独立轮毂驱动与先进的悬挂系统可以有效地提高轮式无人平台对路面状况的适应能力，但是其通过性与越野能力还是不如履带平台。著名的“黑骑士”履带无人战车（图 1.3）由一台 300 马力的柴油机驱动，其单位功率高达 25～30 马力／吨，“黑骑士”的动作相当具有爆发性，由于无须考虑乘员的生理承受能力，它的后置柴油发动机在数秒钟内可将其从静止加速到 77 千米/小时的极速，而且其制动性能也非常好，全速行驶时可以非常流畅地转换到制动状态[15]。与其师出同门的还有“角斗士”新型战术无人履带车（图 1.4），两者均由英国的 BAE 系统公司研制[16]。

图 1.1 Crusher 图 1.2 MULE 系列无人车虽然通过独立轮毂驱动与先进的悬挂系统可以有效地提高轮式无人平台对路面状况的适应能力，但是其通过性与越野能力还是不如履带平台。著名的“黑骑士”履带无人战车（图 1.3）由一台 300 马力的柴油机驱动，其单位功率高达 25～30 马力／吨，“黑骑士”的动作相当具有爆发性，由于无须考虑乘员的生理承受能力，它的后置柴油发动机在数秒钟内可将其从静止加速到 77 千米/小时的极速，而且其制动性能也非常好，全速行驶时可以非常流畅地转换到制动状态[15]。与其师出同门的还有“角斗士”新型战术无人履带车（图 1.4），两者均由英国的 BAE 系统公司研制[16]。

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本文编号：2783326