基于滑模变结构算法的双电机履带式底盘系统差速控制方法研究
发布时间：2021-11-05 19:27
履带式底盘系统,具有机动、越野性能高、灵活性高、环境适应能力强、承载能力高等突出优势,尤其是在野外复杂地形条件和严酷的环境下,履带式底盘行走系统相较于轮式行走机构具有更高的适应能力,和通过能力。但是在实际的行驶过程中由于履带牵引系数未知,土壤条件苛刻环境复杂等因素将造成履带式底盘行走系统偏离预定轨迹行驶,精确地沿着既定的路径行驶行驶,避免履带式底盘行走机构偏离既定轨迹出现失控,是履带式底盘行走系统在各种作业环境（如监测、机械除草或喷洒农药）中最重要的任务之一。但是履带式底盘行走系统具有复杂的履带-地面相互作用的接触面,并且履带式底盘行走系统两条履带之间存在着不同的运动轨迹,大大增加了履带式底盘行走系统控制的难度,采用传统的控制方法（如比例积分微分控制）时,由于时变参数的存在会降低控制性能,这是由于传统的控制算法不能根据未知地形的土壤参数来调节控制参数,滑模变结构控制算法对被控系统的不确定性、外界扰动及参数扰动能够及时进行调整,在受到外部干扰和不确定性影响的情况下,它能以指数收敛的方式可靠地跟踪期望的时变轨迹,提高控制过程的容错能力。因此滑模变结构控制适用于履带式底盘行走系统的行驶控制问...
【文章来源】：安徽农业大学安徽省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术研究路线图
军事、消防、工农业等领域。本文在安徽农业大学安徽省智能农机装备工程实验室设计研发的3YZ-80A型双电机履带式底盘系统平台上进行了研究，双电机履带底盘系统机构简图如图2-1所示，该型履底盘主要通过两侧无刷直流电机对两侧主动轮独立驱动，两侧主动轮之间没有机械转向机构,通过电子差速转向系统控制两侧电动机的转速和转矩实现双电机履带式底盘系统转向，本文主要研究双电机履带式底盘系统差速控制方法，双电机履带式底盘系统主要技术参数如表2-1所示。1.控制盒2.履带张紧轮3,4,5,6.履带承重轮7.履带驱动轮8.sick雷达图2-13YZ-80A双电机驱动履带底盘系统Figure2-1structuraldiagramof3yz-80acrawlerrobot
102.1.2双电机履带底盘行驶原理将履带简化成一条闭合并且没有形变的环形带状结构，从而降低研究双电机履带式底盘系统行驶原理的难度，将履带简化成一条闭合、无变形的带环，单侧行走机构一般由驱动轮、张紧轮、支重轮、托轮、履带和支架等部件组成。行驶过程中履带式底盘得牵引力是履刺与地面土壤剪切挤压作用而产生的，在履带底盘研究中，将土壤看成松散堆积而成的整体。为了便于对双电机履带底盘行驶原理的研究，本文对单侧履带进行分析，双电机履带式底盘系统行驶原理图如图2-2所示。图2-2双电机履带底盘行驶原理图Figure2-2travelingprincipleofdoublemotortrackchassis无刷直流电动机的功率通过减速器等传动部件传递给履带驱动轮。履带底盘在运行过程中，驱动轮受到扭矩的影响，履带相对于地面有移动的倾向，使地面与履带相互作用受到挤压变形，地面有一定的弹性变形，对与地面接触的履带产生与整机运行方向相反的反作用力，反作用力推动履带底盘向前。其中驱动轮扭矩与地面产生的反作用力之间满足如下关系：（2-1）式中：为驱动轮驱动转矩，为驱动轮节园半径，驱动段内履带与驱动轮产生相互作用力，履带底盘前进动力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID算法的履带式机器人[J]. 张兆云. 科技创新与应用. 2020(08)
[2]崎岖山地环境履带机器人降维变系数控制方法研究[J]. 刘路,杨冰,韦东,宋宇,陈黎卿,孙燕. 农业机械学报. 2020(02)
[3]履带式煤矿搜救机器人机构设计及越障性能分析[J]. 宗成国,王海艳,于晓. 煤炭工程. 2019(10)
[4]基于启发式动态规划的履带机器人路径跟随控制方法[J]. 宋彦,张羊阳,姚琦,袁胜,廖娟,刘路. 农业机械学报. 2019(11)
[5]形态可重构移动机器人行走机构设计与分析[J]. 张硕,姚建涛,许允斗,朱海啸,韩博,赵永生. 农业机械学报. 2019(08)
[6]基于铰链六杆机构的变形式履带机器人结构设计[J]. 张禹,刘万聪. 机械工程与自动化. 2018(05)
[7]基于模糊避障算法的履带式搬运机器人的设计[J]. 蔡青松,吴强,杜康熙,谢自强,王肖锋. 计算机测量与控制. 2018(09)
[8]履带式移动机器人轨迹跟踪控制技术研究[J]. 卞永明,杨濛,刘宇超,阳刚. 中国工程机械学报. 2018(03)
[9]直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制[J]. 焦俊,陈靖,乔焰,王文周,王谟仕,辜丽川,李郑涛. 农业工程学报. 2018(04)
[10]被动同心转向式多履带全向移动机器人设计[J]. 伍锡如,王方. 电子技术应用. 2018(02)
硕士论文
[1]复杂环境下的关节式履带巡检机器人越障性能研究[D]. 刘昌福.南华大学 2018
[2]履带自走式热雾机电动底盘的设计与试验研究[D]. 王品品.安徽农业大学 2016
本文编号：3478375
【文章来源】：安徽农业大学安徽省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术研究路线图
军事、消防、工农业等领域。本文在安徽农业大学安徽省智能农机装备工程实验室设计研发的3YZ-80A型双电机履带式底盘系统平台上进行了研究，双电机履带底盘系统机构简图如图2-1所示，该型履底盘主要通过两侧无刷直流电机对两侧主动轮独立驱动，两侧主动轮之间没有机械转向机构,通过电子差速转向系统控制两侧电动机的转速和转矩实现双电机履带式底盘系统转向，本文主要研究双电机履带式底盘系统差速控制方法，双电机履带式底盘系统主要技术参数如表2-1所示。1.控制盒2.履带张紧轮3,4,5,6.履带承重轮7.履带驱动轮8.sick雷达图2-13YZ-80A双电机驱动履带底盘系统Figure2-1structuraldiagramof3yz-80acrawlerrobot
102.1.2双电机履带底盘行驶原理将履带简化成一条闭合并且没有形变的环形带状结构，从而降低研究双电机履带式底盘系统行驶原理的难度，将履带简化成一条闭合、无变形的带环，单侧行走机构一般由驱动轮、张紧轮、支重轮、托轮、履带和支架等部件组成。行驶过程中履带式底盘得牵引力是履刺与地面土壤剪切挤压作用而产生的，在履带底盘研究中，将土壤看成松散堆积而成的整体。为了便于对双电机履带底盘行驶原理的研究，本文对单侧履带进行分析，双电机履带式底盘系统行驶原理图如图2-2所示。图2-2双电机履带底盘行驶原理图Figure2-2travelingprincipleofdoublemotortrackchassis无刷直流电动机的功率通过减速器等传动部件传递给履带驱动轮。履带底盘在运行过程中，驱动轮受到扭矩的影响，履带相对于地面有移动的倾向，使地面与履带相互作用受到挤压变形，地面有一定的弹性变形，对与地面接触的履带产生与整机运行方向相反的反作用力，反作用力推动履带底盘向前。其中驱动轮扭矩与地面产生的反作用力之间满足如下关系：（2-1）式中：为驱动轮驱动转矩，为驱动轮节园半径，驱动段内履带与驱动轮产生相互作用力，履带底盘前进动力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID算法的履带式机器人[J]. 张兆云. 科技创新与应用. 2020(08)
[2]崎岖山地环境履带机器人降维变系数控制方法研究[J]. 刘路,杨冰,韦东,宋宇,陈黎卿,孙燕. 农业机械学报. 2020(02)
[3]履带式煤矿搜救机器人机构设计及越障性能分析[J]. 宗成国,王海艳,于晓. 煤炭工程. 2019(10)
[4]基于启发式动态规划的履带机器人路径跟随控制方法[J]. 宋彦,张羊阳,姚琦,袁胜,廖娟,刘路. 农业机械学报. 2019(11)
[5]形态可重构移动机器人行走机构设计与分析[J]. 张硕,姚建涛,许允斗,朱海啸,韩博,赵永生. 农业机械学报. 2019(08)
[6]基于铰链六杆机构的变形式履带机器人结构设计[J]. 张禹,刘万聪. 机械工程与自动化. 2018(05)
[7]基于模糊避障算法的履带式搬运机器人的设计[J]. 蔡青松,吴强,杜康熙,谢自强,王肖锋. 计算机测量与控制. 2018(09)
[8]履带式移动机器人轨迹跟踪控制技术研究[J]. 卞永明,杨濛,刘宇超,阳刚. 中国工程机械学报. 2018(03)
[9]直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制[J]. 焦俊,陈靖,乔焰,王文周,王谟仕,辜丽川,李郑涛. 农业工程学报. 2018(04)
[10]被动同心转向式多履带全向移动机器人设计[J]. 伍锡如,王方. 电子技术应用. 2018(02)
硕士论文
[1]复杂环境下的关节式履带巡检机器人越障性能研究[D]. 刘昌福.南华大学 2018
[2]履带自走式热雾机电动底盘的设计与试验研究[D]. 王品品.安徽农业大学 2016
本文编号：3478375
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3478375.html
