履带车辆双泵马达驱动系统转向控制策略研究

发布时间：2020-08-08 19:04

【摘要】：采用液压传动作为主传动的高速静液驱动履带车辆符合未来战场的需要,研制静液驱动履带车辆具有重要意义,而其转向控制是必须解决的关键性技术问题。本课题以履带车辆双泵马达驱动系统为研究对象,通过建立数学模型设计了转向控制系统,对其转向控制策略进行了理论研究。对系统分块建立了数学模型。对泵马达系统的工况进行了探讨,并依据液压控制系统原理,完成了变量泵变量马达系统的建模;根据履带车辆动力学分析,首先建立了简化的履带车辆动力学模型;然后考虑了履带滑移滑转和离心力,建立了更符合实际的车辆动力学模型。对双侧独立驱动的履带车辆的理论控制方案进行了分析和设计,采用了控制两侧马达转速的方案。然后通过仿真分析了履带滑移滑转和转向离心力对转向的影响。针对实际模型,设计了合理的整车行驶控制系统,通过控制车辆两侧的速度,消除了履带滑移的影响,能准确实现驾驶员输入的转向指令。对系统设计了PID控制器,分析了PID控制下的系统响应特性。针对PID控制器的不足,提出了采用模型预测控制器(MPC Controller)的策略,并利用MATLAB设计了模型预测控制器,通过分析不同控制器参数下的系统响应,对控制器设置了合理的参数。仿真表明模型预测控制器能大大改善系统的动态响应特性,响应时间从PID控制的5.7s减小为1.19s,且更平稳。然后指出了单MPC控制器的问题,难以适应全工作范围。在此基础上设计了Multiple MPC Controllers,系统运行时在多个MPC控制器之间切换,设计了控制器的切换机制,仿真表明切换是正确且平稳的。对静液驱动履带车辆的三种典型转向工况进行了仿真分析,并和PID控制做了对比,验证了模型预测控制器的优越性,车辆转向平稳快速且准确,更重要的是使转向操纵时间减小到了0.5s,提高了车辆的机动性。通过仿真得出了车辆在不同车速下能达到的最大转向角速度,并拟合出相应的曲线作为控制曲线,通过编写S-函数作为系统的速度控制策略,当驾驶员输入的转向角速度超出了履带车辆在当前车速下能达到的最大转向角速度时,通过降低车速,优先保证转向的实现。仿真表明该控制策略是有效的。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ810.3

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本文编号：2785986