CN110550102B - 一种轨迹跟随方法 - Google Patents

一种轨迹跟随方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110550102B
CN110550102B CN201810539296.2A CN201810539296A CN110550102B CN 110550102 B CN110550102 B CN 110550102B CN 201810539296 A CN201810539296 A CN 201810539296A CN 110550102 B CN110550102 B CN 110550102B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steering shaft
steering
angle
vehicle
delta
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810539296.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110550102A (zh
Inventor
冯江华
周胜
张陈林
胡云卿
周承明
胡亚丹
付建朝
钟汉文
肖罡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Original Assignee
CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd filed Critical CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority to CN201810539296.2A priority Critical patent/CN110550102B/zh
Publication of CN110550102A publication Critical patent/CN110550102A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110550102B publication Critical patent/CN110550102B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D12/00—Steering specially adapted for vehicles operating in tandem or having pivotally connected frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition

Abstract

一种轨迹跟随方法，其包括：步骤一、当车辆曲线行驶时，获取主动转向轴的转角；步骤二、根据主动转向轴的转角，利用预设转向轴关系模型确定车辆中各个转向轴的期望转角；步骤三、根据各个转向轴的转角分别确定各个转向轴两侧车轮的期望转角。本方法能够在车辆转向时各个车轴的运行轨迹重合，这样也就实现了车辆的轨迹跟随。同时，本方法还有助减小车辆转向半径和车辆通道宽度，其特别适合于铰接车辆的运行控制。

Description

一种轨迹跟随方法
技术领域
本发明涉及公共交通技术领域，具体地说，涉及一种轨迹跟随方法。
背景技术
随着城市规模的扩大，日益增加的交通需求制约了城市的发展。目前，大量的城市交通解决方案倾向于提高公共交通出行时的比例，减少载客量较小的私家车的需求，从而通过提高通行效率来减少城市拥堵。城市公共交通主要包含汽车(公交车)和城市轨道交通系统。
传统的公交车主要具有成本低、行驶灵活的特点，能够适应各种路况。虽然传统的汽车交通系统的基础设施要求不高，但是其运载量较小，在人群密集区域，仍然不能满足大运量的要求。
针对这一问题，现有的汽车交通系统的通常解决方法是增加铰接车辆，组成列车的形式，以此提高车辆的运力。虽然铰接式公交车能够提高车辆的运载效率，但是由于铰接式车辆的长度较大，会造成转弯时占用大量的路面宽度，而且会很大程度上降低车辆的过弯能力，不能很好地适应城市道路规划，限制了铰接车辆的长度和形式，限制了运载效率的提升。
城市轨道交通系统包含地铁、轻轨、有轨电车等形式，是目前大型城市解决公共交通大运量需求的主要形式。但是城市轨道交通系统需要在专用道路或者高架桥上运行，利用专享路权的形式确保车辆能够自由运行，从而提高运载效率。
但是轨道交通系统前期投入较大，每公里的建设费用远远大于公交车辆的费用，在中小型城市很难得到应用。另外，有轨电车需要专门的电力配套系统和轨道，对设备维护要求较高，且对路线的坡度和弯道半径要求较高，运行受环境限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种轨迹跟随方法，所述方法包括：
步骤一、当车辆曲线行驶时，获取主动转向轴的转角；
步骤二、根据所述主动转向轴的转角，利用预设转向轴关系模型确定所述车辆中各个转向轴的期望转角；
步骤三、根据所述各个转向轴的转角分别确定各个转向轴两侧车轮的期望转角。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，对于一车厢中的转向轴，确定转向轴两侧车轮的期望转角的步骤包括：
根据车厢中轴线转向半径和转向轴长度，结合所述车厢中各个转向轴的期望转角确定所述车厢中各个转向轴两侧车轮的期望转角。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，
根据所述车厢中转向轴的期望转角，结合同一车厢中转向轴的间距确定所述车厢中轴线转向半径；
根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，根据如下表达式确定所述车厢中轴线转向半径：
Figure BDA0001678917070000021
其中，Rv表示车厢中轴线转向半径，δi和δj分别表示车厢中第i个转向轴和第j个转向轴转向轴的期望转角，Lij表示车厢中第i个转向轴与第j个转向轴的间距。
根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述车厢中各个转向轴两侧车轮的期望转角：
Figure BDA0001678917070000022
Figure BDA0001678917070000023
其中，δi1和δi2分别表示第i转向轴两侧的两个车轮的期望转角，Rv表示车厢中轴线转向半径，δi表示第i转向轴的期望转角，W表示转向轴长度。
根据本发明的一个实施例，所述车辆的第一转向轴为主动转向轴。
根据本发明的一个实施例，所述预设转向轴关系模型为：
δ2＝-δ1
Figure BDA0001678917070000031
Figure BDA0001678917070000032
其中，δ1表示第一转向轴的期望转角，δ2表示第二转向轴的期望转角，δ3表示第三转向轴的期望转角，δ4表示第四转向轴的期望转角，δv2g1表示第二节车厢与铰接角之间的角度，L2表示第三转向轴与第四转向轴的间距，L2g表示第三转向轴与铰接点的间距，R4表示第四转向轴的转向半径。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，还对所得到的所述车辆中相应转向轴的期望转角进行延时处理，从而得到相应转向轴在各个时刻的期望转角。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，根据如下表达式确定第二转向轴在各个时刻的期望转角：
Figure BDA0001678917070000033
其中，δ2(t)表示第二转向轴在t时刻的期望转角，v1表示第一转向轴所在车厢的速度，f0(v1)表示与速度v1相关的延时参数，δ1(t)表示第一转向轴在t时刻的转角，fi(v1)表示与速度v1相关的i阶延时函数，Δt表示采样步长，n表示参照数。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，根据如下表达式确定第四转向轴在各个时刻的期望转角：
Figure BDA0001678917070000034
其中，δ4(t)表示第四转向轴在t时刻的期望转角，v2表示第四转向轴所在所在车厢的速度，f0(v2)表示与速度v2相关的延时参数，fi(v2)表示与速度v2相关的i阶延时函数，δv2g1(t)表示t时刻第二节车厢与铰接角之间的角度，L2表示第三转向轴与第四转向轴的间距，R4表示第四转向轴的转向半径，L2g表示第三转向轴与铰接点的间距，Δt表示采样步长，n表示参照数。
本发明所提供的轨迹跟踪方法能够在车辆转向时各个车轴的运行轨迹重合，这样也就实现了车辆的轨迹跟随。同时，本方法还有助减小车辆转向半径和车辆通道宽度，其特别适合于铰接车辆的运行控制。
此外，由于本发明针对同一转向轴上的不同车轮能够生成不同的期望转角，因此基于本方法也就可以对同一转向轴上的不同车轮分别进行偏转角度的控制，这样可以使得车辆的车轮在转向时各个车轮围绕相同的瞬时转向中心做纯滚动，从而也就可以有效避免磨胎问题的产生。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是根据本发明一个实施例的中心虚拟轮与内外轮之间的关系示意图；
图2是根据本发明一个实施例的车辆在等半径转向过程中各个转向轴的关系示意图；
图3是根据本发明一个实施例的车辆在转向时各个转向轴的几何关系示意图；
图4是根据本发明一个实施例的轨迹跟踪方法的实现流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
全轮转向技术的发展为铰接式汽车列车的制造提供了可能。目前全轮转向的理论和工程应用都有了很大的发展，并在一些车型上得到了应用，例如宝马的新7系以及日产风雅350GT等车型。另外，对一些特殊条件下的车辆，如军用车辆、沙滩车等，全轮转向技术也有广泛应用。
为了实现汽车列车的轨迹跟随，减小车辆转弯半径和车辆通道宽度，就需要开发一种车辆轨迹跟随的控制方法，以此对铰接式列车各车轴转角进行控制，实现各车轴运行轨迹重合。
为此，本发明提供了一种基于等半径轨迹跟随的控制方法，该方法通过控制列车运行时的主动转向轮的期望转角，并利用延时转向概念，同时协调各跟随轮对的期望转角，以此来实现车辆每个车轴均沿着既定的轨迹运行。
由于车辆在转向过程中速度较低，因此可以不考虑车辆运行过程中车轮转向角度与车轮轮心速度之间的侧偏角，即车辆的运动方向仅由车辆的转向角度来确定。
当车辆在转向过程中车辆没有受到其它外力作用时，其双轮模型可以简化为单轮模型来模拟得到铰接车辆的运行轨迹。同时，考虑车辆的转向轴同时转动，因此可以得到如图1所示的中心虚拟轮与内外轮之间的关系(即转向轴的转角与转向轴两侧车轮的转角之间的关系)。
根据图1，可以得到：
cot(δ11)×L1f＝cot(δ1)×L1f+W/2 (1)
cot(δ12)×L1f＝cot(δ1)×L1f-W/2 (2)
cot(δ21)×L1r＝cot(δ2)×L1r+W/2 (3)
cot(δ22)×L1r＝cot(δ2)×L1r-W/2 (4)
其中，δ11和δ12分别表示第一转向轴两侧车轮的转角，δ1表示第一转向轴的期望转角，L1f表示车辆旋转中心与前轮的垂直距离，L1r表示车辆旋转中心与后轮的垂直距离，W表示转向轴的长度，δ2表示第二转向轴的期望转角，δ21和δ22分别表示第二转向轴两侧车轮的期望转角。
考虑车辆的运行轨迹时，只需要考虑车辆虚拟中心轮的转角(即转向轴的转角)，随后根据表达式(1)至表达式(4)也就可以计算得到各转向轴内外轮的转角。
根据图1，中心虚拟轮与内外轮之间的关系(即转向轴的转角与转向轴两侧车轮的转角之间的关系)还可以表示为：
Figure BDA0001678917070000061
Figure BDA0001678917070000062
Figure BDA0001678917070000063
Figure BDA0001678917070000064
Figure BDA0001678917070000065
其中，Rv1表示车厢中轴线转向半径，L1表示第一转向轴与第二转向轴之间的距离。
因此，根据实际需要，本发明所提供的方法还可以根据表达式(5)至表达式(9)来确定各个转向轴两侧车轮的期望转角。
如图2所示，为了确保车辆在转向时，各车轮沿着相同轨道轨迹前进，必须保证车辆的各转向轴的轨迹均在同一个圆上，这样根据几何关系也就可以利用各个转向轴的期望转角来推导出不同时刻车辆的期望转角的关系。
具体地，当车辆直线行驶时，各轴向轴的轨迹均处于同一直线上(即各个转向轴的中点处于同一直线上)，此时各个转向轴的期望转角均为零，各个转向轴两侧车轮的期望转角也均为零。即，对于图2来说，存在：
δi＝0(i＝1,2,...) (10)
其中，δi表示第i个转向轴的期望转角。
而当车辆曲线行驶时，如图3所示，如果第一转向轴为主动转向轴，那么第二转向轴的期望转角轴的期望转角将会跟随第一转向轴的期望转角(由于第一转向轴为主动转向轴，因此其期望转角也就为实际转角)而变化。而为了确保车辆运行的轨迹(即第一转向轴的转向半径R1等于第二转向轴的转向半径R2)，则必须有：
δ2＝-δ1 (11)
当车辆曲线运行时，由于第一节车厢的牵引作用，位于第二节车厢的第四转向轴的转向过程与两车厢之间的铰接盘相关，铰接盘的转角变化会影响第四转向轴的转角变化。
本实施例中，为了方便理解，可以在铰接点处增加一虚拟车轴，那么根据图3中铰接点G1出处的关系图可知：
δv1g1＝β1-δv2g1 (12)
其中，δv1g1表示第一节车厢与铰接角之间的角度，β1表示第一节车厢与第二节车厢之间的角度，δv2g1表示第二节车厢与铰接角之间的角度。
根据几何关系，δv1g1存在：
Figure BDA0001678917070000071
其中，L1g表示第二转向轴与铰接点的间距，L1表示第一转向轴与第二转向轴的间距。
由于铰接角转角的影响，不能保证第三转向轴和第四转向轴的转弯半径均与第一转向轴和第二转向轴相同。本实施例中，在实际车辆控制的过程中，优选地首先保证第四转向轴的转向半径R4与第二转向轴的转向半径R2相同，即存在：
Figure BDA0001678917070000072
而根据图3所示的几何关系，可以根据如下表达式确定出第四转向轴的期望转角δ4：
Figure BDA0001678917070000073
根据铰接角G1与第四转向轴的期望转角δ4也就可以确定出第二节车厢的姿态，进而确定出车辆运行时第三转向轴的期望转角，即存在：
Figure BDA0001678917070000074
而如果铰接式车辆的车辆节数大于两节，那么根据相同的原理也可以确定出车辆转向时车辆其余车辆的各个转向轴的期望转角。
本发明所提供的轨迹跟随方法正是基于上述分析结果来实现车辆的轨迹跟随。其中，图4示出了本实施例所提供的轨迹跟踪方法的实现流程示意图。
如图4所示，本实施例所提供的方法在实现车辆轨迹跟踪的过程中，当车辆曲线行驶(即车辆转向时)，该方法首先会在步骤S401中获取主动转向轴的转角。
本实施例中，优选地将第一转向轴配置为主动转向轴，这样第一转向轴的转角也即主动转向轴的转角。
在得到主动转向轴的转角后，该方法会在步骤S402中根据主动转向轴的转角，利用预设转向轴关系模型确定车辆中各个转向轴的期望转角。
具体的，本实施例中，根据上述分析可知，当车辆转向时，为了确保车辆运行的轨迹(即第一转向轴的转向半径R1等于第二转向轴的转向半径R2)，第二转向轴的期望转角与第一转向轴的转角的关系如表达式(11)所示。因此，本实施例中，该方法在步骤S402中基于表达式(11)也就可以根据主动转向轴的转角δ1确定出第二转向轴的期望转角δ2。
同理，本实施例中，该方法在步骤S402中还可以根据表达式(14)至表达式(16)来确定出第三转向轴的期望转角δ3和第四转向轴的期望转角δ4。
在实际运行过程中，由于车辆运动过程并不一直沿着稳态圆周运行，因此在运动过程中，后一转向轴为了保证能够准确地跟随前一转向轴前进，就需要考虑两转向轴之间的距离，这样也就需要对跟随轴的转动做延时处理。因此，本实施例中，该方法在步骤S402中对所得到的车辆中相应转向轴的期望转角进行延时处理，从而得到相应转向轴在各个时刻的期望转角。
具体地，根据表达式(11)可知，本实施例中，当主动转向轴(即第一转向轴)产生转角时，第二转向轴的期望转角需要与第一转向轴的转角相等且方向相反。
考虑到车辆运行速度和车辆长度，实际转向过程中，第二转向轴的转角需要满足：
Figure BDA0001678917070000081
其中，δ2(t+T)和
Figure BDA0001678917070000082
均表示第二转向轴在t+T时刻的转角，δ1(t)表示第一转向轴在t时刻的转角。
其中，T表示延时时长。本实施例中，延时时长T可以根据如下表达式确定：
Figure BDA0001678917070000083
其中，S表示第二转向轴与第一转向轴之间的距离，v表示车速。本实施例中，S与v均与第一转向轴的期望转角δ1和第二转向轴的期望转角δ2相关。
近似构造近似函数使得：
Figure BDA0001678917070000084
最终可以得到如下表达式：
Figure BDA0001678917070000091
其中，δ2(t)表示第二转向轴在t时刻的期望转角，v1表示第一转向轴所在所在车厢在t时刻的速度，f0(v1)表示与速度v1相关的延时参数，δ1(t)表示第一转向轴在t时刻的转角，fi(v1)表示与速度v1相关的i阶延时函数，Δt表示采样步长，n表示参照数。
需要指出的是，在本发明的不同实施例中，参照数n的具体取值可以根据实际需要配置为不同的合理值，本发明不限于此。
本实施例中，该方法优选地根据表达式(20)来确定第二转向轴在各个时刻的期望转角。
同样，第四转向轴的转角变化也需要添加延时函数，以使得第四转向轴的转角能够沿既定轨迹前进。本实施例中，由于第四转向轴与第一转向轴不在同一车厢上，因此第四转向轴的期望转角优选地对铰接角G1作延时，具体可以得到如下表达式：
Figure BDA0001678917070000092
其中，δ4(t)表示第四转向轴在t时刻的期望转角，v2表示第四转向轴所在所在车厢在t时刻的速度，f0(v2)表示与速度v2相关的延时参数，fi(v2)表示与速度v2相关的i阶延时函数，δv2g1(t)表示第二节车厢与铰接角之间的角度，L2表示第三转向轴与第四转向轴的间距，L2g表示第三转向轴与铰接点的间距，n表示参照数。
基于上述原理，本实施例中，该方法优选地根据表达式(21)来确定第四转向轴在各个时刻的期望转角。同理可以求出第三转向轴的各个时刻的期望转角。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，如果车辆所包含的车厢的节数大于两节，依然可以根据表达式(20)和(21)来确定出车辆的延时过程和最终转角的形式，从而确保各车厢的车轴均沿同一轨迹前进。
在得到各个转向轴的转角后，本实施例所提供的轨迹跟随方法也就可以在步骤S403中根据各个转向轴的期望转角分别确定各个转向轴两侧车轮的期望转角。
本实施例中，在确定某一车厢中转向轴两侧车轮的期望转角时，该方法首先会获取该车厢中轴线转向半径以及转向轴长度，随后在根据车厢中轴线转向半径以及转向轴长度，并结合该车厢中各个转向轴的转角确定各个转向轴两侧车轮的期望转角。
本实施例中，对于车辆来说，其各个转向轴的长度是固定的，因此各个转向轴的长度也就可以实现通过测量或者相关资料确定得到。
由于车厢中轴线转向半径是与该车厢中各个转向轴的转角相关的，因此本实施例中，该方法优选地根据车厢中各个转向轴的期望转角，并结合转向轴的间距来确定该车厢中轴线转向半径。
具体地，本实施例中，车厢中轴线转向半径Rv可以根据如下表达式确定：
Figure BDA0001678917070000101
例如，对于图1所示的第一节车厢来说，其车厢中轴线转向半径Rv1可以根据如下表达式确定：
Figure BDA0001678917070000102
其中，Rv1表示第一节车厢的车厢中轴线转向半径，L12表示第一转向轴与第二转向轴的间距。
在得到车厢中轴线转向半径Rv后，根据如图1所示的几何关系，各个转向轴两侧车轮的转向角也就可以根据如下表达式确定得到：
Figure BDA0001678917070000103
Figure BDA0001678917070000104
其中，δi1和δi2分别表示第i转向轴两侧的两个车轮的期望转角，Rv表示车厢中轴线转向半径，δi表示第i转向轴的期望转角，W表示转向轴长度。
例如，对于图1所示的第一节车厢来说，第一转向轴两侧的两个车轮的期望转角δ11和δ12可以分别采用如下表达式确定得到：
Figure BDA0001678917070000105
Figure BDA0001678917070000106
而第二转向轴两侧的两个车轮的期望转角δ21和δ22则可以分别采用如下表达式确定得到：
Figure BDA0001678917070000111
Figure BDA0001678917070000112
当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，该方法在步骤S403中还以采用其他合理方式来确定各个转向轴两侧车轮的期望转角，本发明不限于此。例如，在本发明的一个实施例中，该方法还可以基于表达式(1)至表达式(4)所示的原理来确定各个转向轴两侧车轮的期望转角。
在得到各个车轮的期望转角后，车辆的转向系统也就可以通过控制各个车轮达到其各自的期望转角来实现车辆的轨迹跟随。
从上述描述中可以看出，本发明所提供的轨迹跟踪方法能够在车辆转向时各个车轴的运行轨迹重合，这样也就实现了车辆的轨迹跟随。同时，本方法还有助减小车辆转向半径和车辆通道宽度，其特别适合于铰接车辆的运行控制。
此外，由于本发明针对同一转向轴上的不同车轮能够生成不同的期望转角，因此基于本方法也就可以对同一转向轴上的不同车轮分别进行偏转角度的控制，这样可以使得车辆的车轮在转向时各个车轮围绕相同的瞬时转向中心做纯滚动，从而也就可以有效避免磨胎问题的产生。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (7)

1.一种轨迹跟随方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、当车辆曲线行驶时，获取主动转向轴的转角；
步骤二、根据所述主动转向轴的转角，利用预设转向轴关系模型确定所述车辆中各个转向轴的期望转角，对所得到的所述车辆中相应转向轴的期望转角进行延时处理，从而得到相应转向轴在各个时刻的期望转角，使得各个车轴的运行轨迹重合，所述车辆的第一转向轴为主动转向轴，所述预设转向轴关系模型为：
δ2＝-δ1
Figure FDA0002955941240000011
Figure FDA0002955941240000012
其中，δ1表示第一转向轴的期望转角，δ2表示第二转向轴的期望转角，δ3表示第三转向轴的期望转角，δ4表示第四转向轴的期望转角，δv2g1表示第二节车厢与铰接角之间的角度，L2表示第三转向轴与第四转向轴的间距，L2g表示第三转向轴与铰接点的间距，R4表示第四转向轴的转向半径，第四转向轴的转向半径与第二转向轴的转向半径相同；
步骤三、根据所述各个转向轴的期望转角分别确定各个转向轴两侧车轮的期望转角，从而对同一转向轴上的不同车轮实现不同期望转角的控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，对于一车厢中的转向轴，确定转向轴两侧车轮的期望转角的步骤包括：
根据车厢中轴线转向半径和转向轴长度，结合所述车厢中各个转向轴的期望转角确定所述车厢中各个转向轴两侧车轮的期望转角。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，
根据所述车厢中转向轴的期望转角，结合同一车厢中转向轴的间距确定所述车厢中轴线转向半径。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，根据如下表达式确定所述车厢中轴线转向半径：
Figure FDA0002955941240000021
其中，Rv表示车厢中轴线转向半径，δi和δj分别表示车厢中第i个转向轴和第j个转向轴的期望转角，Lij表示车厢中第i个转向轴与第j个转向轴的间距。
5.如权利要求2～4中任一项所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述车厢中各个转向轴两侧车轮的期望转角：
Figure FDA0002955941240000022
Figure FDA0002955941240000023
其中，δi1和δi2分别表示第i转向轴两侧的两个车轮的期望转角，Rv表示车厢中轴线转向半径，δi表示第i转向轴的期望转角，W表示转向轴长度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，根据如下表达式确定第二转向轴在各个时刻的期望转角：
Figure FDA0002955941240000024
其中，δ2(t)表示第二转向轴在t时刻的期望转角，v1表示第一转向轴所在车厢的速度，f0(v1)表示与速度v1相关的延时参数，δ1(t)表示第一转向轴在t时刻的转角，fi(v1)表示与速度v1相关的i阶延时函数，△t表示采样步长，n表示参照数。
7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，根据如下表达式确定第四转向轴在各个时刻的期望转角：
Figure FDA0002955941240000025
其中，δ4(t)表示第四转向轴在t时刻的期望转角，v2表示第四转向轴所在车厢的速度，f0(v2)表示与速度v2相关的延时参数，fi(v2)表示与速度v2相关的i阶延时函数，δv2g1(t)表示t时刻第二节车厢与铰接角之间的角度，L2表示第三转向轴与第四转向轴的间距，R4表示第四转向轴的转向半径，L2g表示第三转向轴与铰接点的间距，△t表示采样步长，n表示参照数。
CN201810539296.2A 2018-05-30 2018-05-30 一种轨迹跟随方法 Active CN110550102B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810539296.2A CN110550102B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 一种轨迹跟随方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810539296.2A CN110550102B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 一种轨迹跟随方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110550102A CN110550102A (zh) 2019-12-10
CN110550102B true CN110550102B (zh) 2021-04-23

Family

ID=68734294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810539296.2A Active CN110550102B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 一种轨迹跟随方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110550102B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111661048B (zh) * 2020-06-10 2023-04-07 中车株洲电力机车有限公司 多铰接式车辆及其轨迹跟随控制方法与系统
CN111976751B (zh) * 2020-08-26 2021-08-03 中南大学 一种基于智轨列车横向加速度的转向辅助系统及控制方法
CN112678068B (zh) * 2021-01-18 2022-04-08 浙江吉利控股集团有限公司 一种车辆的转向控制方法和转向控制系统
CN113147897B (zh) * 2021-05-24 2022-08-23 清华大学 一种汽车列车轨迹重合的控制方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105292257A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 南车株洲电力机车研究所有限公司 用于胶轮低地板智能轨道列车的轨迹跟随控制方法
CN106347457A (zh) * 2016-10-19 2017-01-25 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种列车轨迹跟随控制方法、系统及列车

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6554094B1 (en) * 1999-12-17 2003-04-29 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Method and system for independently electronically controlling steering of vehicle wheels
CN102490781B (zh) * 2011-12-01 2014-04-30 中联重科股份有限公司 工程车辆的转向系统及转向方法
CN102514619B (zh) * 2011-12-05 2014-04-09 中联重科股份有限公司 多轴车辆全轮转向控制方法及控制系统
CN103057586B (zh) * 2013-01-28 2015-03-25 中联重科股份有限公司 拖挂车转向控制方法、控制器、拖挂车转向系统及拖挂车
US9370977B2 (en) * 2014-01-28 2016-06-21 Daniel Virgil Sallis, Sr. Trailer steering apparatus and method
PL3219581T3 (pl) * 2016-03-18 2020-07-27 HÜBNER GmbH & Co. KG Autobus przegubowy, wykonany jako wieloczłonowy kołowy pojazd do transportu lądowego oraz sposób kierowania tylnym członem takiego autobusu
CN107792174B (zh) * 2017-10-31 2020-10-23 广州电力机车有限公司 一种自卸车断开式转向机构及其设计方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105292257A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 南车株洲电力机车研究所有限公司 用于胶轮低地板智能轨道列车的轨迹跟随控制方法
CN106347457A (zh) * 2016-10-19 2017-01-25 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种列车轨迹跟随控制方法、系统及列车

Also Published As

Publication number Publication date
CN110550102A (zh) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110550102B (zh) 一种轨迹跟随方法
CN105292249B (zh) 胶轮低地板智能轨道列车用的轨迹跟随控制方法
US10647348B2 (en) Vehicle, single-wheelset/double-wheelset trackless train, and tracking and steering control method therefor
CN107336759B (zh) 一种半挂式汽车列车的路线跟踪控制方法
EP3418158B1 (en) Steering control device for trackless train and control method therefor
CN108263471B (zh) 用于胶轮电车的铰接式动力转向架、电车及转向控制方法
CN105292256A (zh) 胶轮低地板智能轨道列车的多轴转向轨迹跟随闭环控制方法
CN113753026B (zh) 一种考虑路面附着条件的大型营运车辆防侧翻决策方法
CN105292257A (zh) 用于胶轮低地板智能轨道列车的轨迹跟随控制方法
CN105620514A (zh) 一种胶轮列车轨迹跟随控制系统
CN105629968B (zh) 一种无轨自导向汽车列车的自导向控制方法
CN112793677A (zh) 一种门式虚拟轨道列车及其转向循迹控制方法
CN107963124A (zh) 一种提高车辆操纵稳定性的多轴转向控制方法
CN105620549B (zh) 用于无轨导向电车的胶轮铰接式转向架及无轨导向电车
KR20090019241A (ko) 굴절 차량용 전 차륜 조향 제어 방법
CN105620548B (zh) 用于无轨导向电车的胶轮动力架及无轨导向电车
CN113147897B (zh) 一种汽车列车轨迹重合的控制方法及系统
CN214267801U (zh) 一种虚拟轨道列车
CN110550104B (zh) 一种车辆转向系统
CN204701401U (zh) 一种汽车转向架
CN104859389B (zh) 一种汽车转向架
Bundza et al. Mobility of the metrobus. Ways of improvement
CN107963123B (zh) 一种铰接式列车高速稳定性控制方法
CN111098921B (zh) 一种胶轮车辆
Marchuk et al. To determine the stability of the metrobus in unstable driving modes

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant