CN118025317A - 特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法 - Google Patents

特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN118025317A
CN118025317A CN202311822127.7A CN202311822127A CN118025317A CN 118025317 A CN118025317 A CN 118025317A CN 202311822127 A CN202311822127 A CN 202311822127A CN 118025317 A CN118025317 A CN 118025317A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steering
wheel
crawler
axle
track
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.)
Pending
Application number
CN202311822127.7A
Other languages
English (en)
Inventor
钟�柱
吕继祥
夏诚浩
陶东东
徐维维
孙路遥
牛涛
李勇明
梁小龙
侯伟
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.)
Anhui Haizhi Equipment Research Institute Co ltd
Wuhu Shipyard Co Ltd
Original Assignee
Anhui Haizhi Equipment Research Institute Co ltd
Wuhu Shipyard 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 Anhui Haizhi Equipment Research Institute Co ltd, Wuhu Shipyard Co Ltd filed Critical Anhui Haizhi Equipment Research Institute Co ltd
Priority to CN202311822127.7A priority Critical patent/CN118025317A/zh
Publication of CN118025317A publication Critical patent/CN118025317A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Non-Deflectable Wheels, Steering Of Trailers, Or Other Steering (AREA)

Abstract

本发明属于水陆两栖特种车辆技术领域的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法。传感器测量获取相关参数；设计时确定相关参数；控制部件计算转向内侧履带驱动力Fti、转向外侧履带驱动力Fto；控制部件控制驱动电机输出根据计算得到的数值的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto。本发明所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，在行驶转向过程中实时控制各个车轮的转向角及控制履带驱动力大小，使得车轮及履带当量回转半径一致，且转向力矩按承载比例一致，实现转向平顺，避免车轮拖拽履带或履带拖拽车轮行驶，进而减轻结构件额外负载并使车轮及履带各自的磨损都最小化，提升整体性能。

Description

特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法
技术领域
本发明属于水陆两栖特种车辆技术领域，更具体地说，是涉及一种特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法。
背景技术
水陆两栖特种车辆装备具有“水上快速而隐蔽、陆上机动而灵活、以及在水陆交界处具有独特通行性能”等特点，因而无论在民用交通运输方面，还是在军事上都显示出它的相当重要性。在全驱多轮转向与履带复合行驶系统中，特种车辆在岸滩行驶时，对车辆转向时多个车轮相互之间的转向角之间的配合控制，并且各个车轮与履带的驱动力匹配控制，是使车辆转向平顺，避免车轮拖拽履带或履带拖拽车轮行驶，减轻结构件额外负载与减少车轮、履带磨损的关键。目前没有在全驱多轮转向与履带复合行驶系统中对车辆转向时各个车轮转向角之间的控制，以致无法使车辆转向平顺，无法避免车轮拖拽履带或履带拖拽车轮行驶，无法减轻结构件额外负载与减少车轮、履带磨损。
现有技术中有名称为“一种用于高速行进的履带式车辆底盘”、公开号为“CN111572658B”的技术，该技术公开了一种用于高速行进的履带式车辆底盘，属于底盘机架设计与制造技术领域。包括支撑机构、行走机构、减振机构、张紧机构和驱动机构，驱动机构采用轴形驱动轮，配合橡胶质地齿形履带及高速液压马达高速行进；行走机构包括端部行走轮和中部行走轮，均通过减振机构的减振弹簧和减振侧板活动连接至支撑机构，两端的减振机构可带动车轮活动，缓冲了斜向下的后座力，同时具有减振效果，中部的减振机构可消减竖直方向上的振动，且中部行走轮设置有两对，使车辆重心更稳定；所述的张紧机构张紧履带，在驱动机构驱动下，各个车轮配合使车辆稳定行驶。另外，端部行走轮下方还设置有限位槽，矫正履带和车轮的相对位置，进一步保证车辆稳定行驶。该技术没有涉及本申请的问题和方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种步骤简单，能够可靠应用于具有全驱多轮转向与履带复合行走系统的特种车辆，在行驶转向过程中实时控制各个车轮的转向角及控制履带驱动力大小，使得车轮及履带当量回转半径一致，且转向力矩按承载比例一致，实现转向平顺，避免车轮拖拽履带或履带拖拽车轮行驶，进而减轻结构件额外负载并使车轮及履带各自的磨损都最小化，提升整体性能的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法的控制步骤为：
S1.特种车辆包括一桥、二桥、三桥，全驱多轮与履带复合行走系统包括多个传感器，多个传感器测量获取以下参数：
(1)一桥转向外侧车轮转向角δo1，
(2)一桥转向内侧车轮转向角δi1，
(3)一桥的载荷Gw1，
(4)二桥的载荷Gw2，
(5)三桥的载荷Gw3，
(6)履带法向负荷Gt，
(7)一桥转向内、外车轮输出扭矩Twi1、Two1，
(8)二桥转向内、外车轮输出扭矩Twi2、Two2，
(9)三桥转向内、外车轮输出扭矩Twi3、Two3；
S2.特种车辆设计时确定以下参数：
(1)一桥左主销中心线、右主销中心线的延长线与地面交点之间的距离K，
(2)车轮接地面上的主销偏置距离a，
(3)履带中心距B，
(4)一桥与两侧履带中心连线的距离Lc，
(5)一桥与二桥的距离L1，
(6)一桥与三桥的距离L2，
(7)单侧履带的接地长度Lt；
S3.控制部件计算以下数值：
(1)二桥转向外侧车轮转向角δo2，
(2)二桥转向内侧车轮转向角δi2，
(3)三桥转向外侧车轮转向角δo3，
(4)三桥转向内侧车轮转向角δi3，
(5)转向内侧履带驱动力Fti，
(6)转向外侧履带驱动力Fto；
S4.控制部件控制驱动电机输出根据计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto的数值的驱动力，实现以转向期间以优化的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto进行特种车辆转向的转向力矩控制，使得特种车辆的车轮及履带的转向力矩按承载比例一致；
S5.控制部件每间隔0.5S-1.5S进行一次转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto计算，同时控制部件根据每一次计算所得的实时转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto，控制驱动电机输出计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto。
履带转向半径及当量履带回转轴线位置与一桥转向外侧车轮转向角δo1、一桥转向内侧转向角δi1之间符合的几何关系：
(1)一桥转向外侧转向角δo1符合公式的几何关系：
根据上式(1)得：
(2)一桥转向内侧转向角δi1符合公式的几何关系：
(3)根据转向角δo1与δi1的几何关系，求得履带的转弯半径R，即：
(4)将R代入到公式中，求得当量履带回转轴位置与一桥之间的距离，即：
(1)二桥转向外侧车轮转向角δo2符合公式的几何关系：
于是，得二桥转向外侧车轮转向角δo2：
(2)二桥转向内侧车轮转向角δi2符合公式的几何关系：
于是，得二桥转向内侧车轮转向角δi2：
(3)三桥转向外侧车轮转向角δo3符合公式的几何关系：
于是，得三桥转向外侧车轮转向角δo3：
(4)三桥转向内侧车轮转向角δi3符合公式的几何关系：
于是，得三桥转向内侧车轮转向角δi3：
(1)用履带转向半径R表示的一桥转向外侧车轮的转向半径Ro1：
(2)用履带转向半径R表示的一桥转向内侧车轮的转向半径Ri1：
(3)用履带转向半径R表示的二桥转向外侧车轮的转向半径Ro2：
(4)用履带转向半径R表示的二桥转向内侧车轮的转向半径Ri2：
(5)用履带转向半径R表示的三桥转向外侧车轮的转向半径Ro3：
(6)用履带转向半径R表示的三桥转向内侧车轮的转向半径Ri3：
一桥、二桥、三桥各桥车轮的转向侧向力与一桥载荷Gw1、二桥载荷Gw2、三桥载荷Gw3和侧向力系数λ的关系为：
(1)一桥车轮转向侧向力
(2)二桥车轮转向侧向力
(3)三桥车轮转向侧向力：
单个车轮的行驶阻力通过一桥载荷Gw1、二桥载荷Gw2、三桥载荷Gw3和行驶阻力系数f求得：
(1)一桥车轮行驶阻力：
(2)二桥车轮行驶阻力：
(3)三桥车轮行驶阻力：
单边履带的行驶阻力通过履带法向负荷Gt和行驶阻力系数f求得：
地面转向阻力Fz和法向负荷Gt成正比，其比例系数以转向阻力系数μ表示：
作出接地段法向负荷图及转向阻力分布图，然后计算接地段前部和后部的转向阻力；
作用在接地段单位长度上的法向负荷p，通过履带法向负荷Gt和接地段长度Lt求得：
已知接地段单位长度上的法向负荷后，求其相应的接地段单位长度转向阻力Fzd，接地段单位长度上的转向阻力和其单位长度法向负荷p成正比，比例系数仍为μ：
作用在两侧履带接地段，当量履带回转轴线前段长度Lω1：
转向当量阻力Fts1由下式表示：
同理，作用在两侧履带接地段，当量履带回转轴线后段长度Lω2：
转向当量阻力Fts2由下式表示：
由于车辆绕O点旋转，所以Fts1与Fts2的作用方向正好相反，
转向阻力系数μ采用公式(8)计算：
其中μmax为行驶路面的最大转向阻力系数，根据不同路面试验得到。
车辆在低速、匀速行驶过程中转向时，忽略侧向加速度影响，满足力和力矩的平衡关系，到如下(35)、(36)、(37)三式，分别是在笛卡尔坐标系下，x方向力、y方向力、绕o点的z方向力矩平衡方程：
将式(23)、(24)、(25)代入方程式(36)中：
令方程式(38)中，
G′w＝Gw1(cosδo1+cosδi1)+Gw2(cosδo2+cosδi2)+Gw3(cosδo3+cosδi3) 式(40)
解方程(38)，得：
于是：
整理方程(35)、(37)，得：
令方程(45)、(46)中等号右边的关系式：
将(45)、(46)简化为如下方程组：
解方程组得：
所述的特种车辆倒车时，内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto根据向前行驶的控制方程，各个受力方向按照倒车行进的转向受力代入上述方程中，方向相反的力便将其改为负值，根据相应的控制方程得到倒车时内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto，控制部件控制驱动电机输出计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto。
采用本发明的技术方案，工作原理及有益效果如下所述：
本发明所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，步骤简单，能够可靠应用于具有全驱多轮转向与履带复合行走系统的特种车辆，在行驶转向过程中实时控制各个车轮的转向角及控制履带驱动力大小，使得车轮及履带当量回转半径一致，且转向力矩按承载比例一致，实现转向平顺，避免车轮拖拽履带或履带拖拽车轮行驶，进而减轻结构件额外负载并使车轮及履带各自的磨损都最小化，提升整体性能。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的牵引力关系分析的示意图；
图2为本发明所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的几何参数的示意图；
图3为本发明所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向受力示意图；
图4为本发明所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统倒车行进的系统牵引力关系示意图；
附图中标记分别为：1、车轮；2、履带；3、当量履带回转轴向；4、一桥；5、二桥；6、三桥。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1-附图4所示，本发明为一种种特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，公开了一种全驱多轮转向与履带复合行走系统的控制方法。本发明的具体实施方式中以具备6×6全轮转向加履带的复合行走系统的特种车辆为例，通过各个车轮的转向角控制方程，实时控制各个车轮的转向角。并通过转向内侧履带驱动力Fti、外侧履带驱动力Fto的计算和输出控制，实时控制内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto的大小，使得特种车辆在在岸滩行驶时，在转向时得到最优的内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto，使得内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto与内侧车轮转向角δi、外侧车轮转向角δo和内车轮输出扭矩Twi、外车轮输出扭矩Two相匹配，避免车辆行驶时，车轮之间相互拖拽或车轮和履带之间相互拖拽，进而减轻结构件额外负载并使车轮及履带各自的磨损都最小化，从而有效提高特种车辆在岸滩行驶的通过能力。本发明可通过以下方法实现:全驱多轮转向与履带复合行走系统，以6×6全轮转向加履带的复合行走系统车辆为例，进行车轮转向角与履带牵引力关系分析。前桥是一桥，后桥是二桥、三桥。全驱多轮与履带复合行走系统向前行进的转向受力关系如图1所示。
本发明中的几何参数说明如下：
(1)δo1——一桥转向外侧车轮转向角。
(2)δi1——一桥转向内侧车轮转向角。
(3)δo2——二桥转向外侧车轮转向角。
(4)δi2——二桥转向内侧车轮转向角。
(5)δo3——三桥转向外侧车轮转向角。
(6)δi3——三桥转向内侧车轮转向角。
(7)K——车桥左、右主销中心线的延长线与地面交点之间的距离。
(8)a——车轮接地面上的主销偏置距离。
(9)Ro1——一桥转向外侧车轮的转向半径。
(10)Ri1——一桥转向内侧车轮的转向半径。
(11)Ro2——二桥转向外侧车轮的转向半径。
(12)Ri2——二桥转向内侧车轮的转向半径。
(13)Ro3——三桥转向外侧车轮的转向半径。
(14)Ri3——三桥转向内侧车轮的转向半径。
(15)B——履带中心距。
(16)Lc——一桥与两侧履带中心连线的距离。
(17)L1——一桥与二桥的距离。
(18)L2——一桥与三桥的距离。
(19)Lt——单侧履带的接地长度。
(20)Lk——一桥与当量履带回转轴向的距离。
(21)R——履带的转向半径。
(22)Lw1——履带接地段，当量履带回转轴线前段。
(23)Lw2——履带接地段，当量履带回转轴线后段。
所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法的控制步骤为：
S1.特种车辆包括一桥、二桥、三桥，全驱多轮与履带复合行走系统包括多个传感器，多个传感器测量获取以下参数：
(1)一桥转向外侧车轮转向角δo1，
(2)一桥转向内侧车轮转向角δi1，
(3)一桥的载荷Gw1，
(4)二桥的载荷Gw2，
(5)三桥的载荷Gw3，
(6)履带法向负荷Gt，
(7)一桥转向内、外车轮输出扭矩Twi1、Two1，
(8)二桥转向内、外车轮输出扭矩Twi2、Two2，
(9)三桥转向内、外车轮输出扭矩Twi3、Two3；
S2.特种车辆设计时确定以下参数：
(1)一桥左主销中心线、右主销中心线的延长线与地面交点之间的距离K，
(2)车轮接地面上的主销偏置距离a，
(3)履带中心距B，
(4)一桥与两侧履带中心连线的距离Lc，
(5)一桥与二桥的距离L1，
(6)一桥与三桥的距离L2，
(7)单侧履带的接地长度Lt；
S3.控制部件计算以下数值：
(1)二桥转向外侧车轮转向角δo2，
(2)二桥转向内侧车轮转向角δi2，
(3)三桥转向外侧车轮转向角δo3，
(4)三桥转向内侧车轮转向角δi3，
(5)转向内侧履带驱动力Fti，
(6)转向外侧履带驱动力Fto；
S4.控制部件控制驱动电机输出根据计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto的数值的驱动力，实现以转向期间以优化的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto进行特种车辆转向的转向力矩控制，使得特种车辆的车轮及履带的转向力矩按承载比例一致；
S5.控制部件每间隔0.5S-1.5S进行一次转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto计算，同时控制部件根据每一次计算所得的实时转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto，控制驱动电机输出计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto。
本发明的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法中，
1.履带转向半径及当量履带回转轴线位置：
履带转向半径及当量履带回转轴线位置与一桥转向外侧车轮转向角δo1、一桥转向内侧转向角δi1之间符合的几何关系：
(1)一桥转向外侧转向角δo1符合公式的几何关系：
根据上式(1)得：
(2)一桥转向内侧转向角δi1符合公式的几何关系：
(3)根据转向角δo1与δi1的几何关系，求得履带的转弯半径R，即：
(4)将R代入到公式中，求得当量履带回转轴位置与一桥之间的距离，即：
2.二桥与三桥的车轮转向角：
(1)二桥转向外侧车轮转向角δo2符合公式的几何关系：
于是，得二桥转向外侧车轮转向角δo2：
(2)二桥转向内侧车轮转向角δi2符合公式的几何关系：
于是，得二桥转向内侧车轮转向角δi2：
(3)三桥转向外侧车轮转向角δo3符合公式的几何关系：
于是，得三桥转向外侧车轮转向角δo3：
(4)三桥转向内侧车轮转向角δi3符合公式的几何关系：
于是，得三桥转向内侧车轮转向角δi3：
3.车轮的转向半径：
根据图2所示的几何关系，可以得到：
(1)用履带转向半径R表示的一桥转向外侧车轮的转向半径Ro1：
(2)用履带转向半径R表示的一桥转向内侧车轮的转向半径Ri1：
(3)用履带转向半径R表示的二桥转向外侧车轮的转向半径Ro2：
(4)用履带转向半径R表示的二桥转向内侧车轮的转向半径Ri2：
(5)用履带转向半径R表示的三桥转向外侧车轮的转向半径Ro3：
(6)用履带转向半径R表示的三桥转向内侧车轮的转向半径Ri3：
4.车轮转向侧向力：
采用车轮的转向侧向力与桥荷成正比的假设，比例系数与车辆转向的状态相关且在同一车辆转向状态下，比例系数一致。一桥、二桥、三桥各桥车轮的转向侧向力与一桥载荷Gw1、二桥载荷Gw2、三桥载荷Gw3和侧向力系数λ的关系为：
(1)一桥车轮转向侧向力
(2)二桥车轮转向侧向力
(3)三桥车轮转向侧向力：
5.行驶阻力：
车轮的滚动阻力系数与履带行驶的地面变形阻力系数较为接近，在本专利中取相同的数值为行驶阻力系数f(该系数可根据不同路面试验得到)，即：
单个车轮的行驶阻力通过一桥载荷Gw1、二桥载荷Gw2、三桥载荷Gw3和行驶阻力系数f求得：
(1)一桥车轮行驶阻力：
(2)二桥车轮行驶阻力：
(3)三桥车轮行驶阻力：
单边履带的行驶阻力通过履带法向负荷Gt和行驶阻力系数f求得：
6.履带转向阻力：
采用履带法向负荷沿接地段均匀分布的假设，即负荷图形为矩形；地面转向阻力Fz和法向负荷Gt成正比，其比例系数以转向阻力系数μ表示：
作出接地段法向负荷图及转向阻力分布图，然后计算接地段前部和后部的转向阻力；
作用在接地段单位长度上的法向负荷p，通过履带法向负荷Gt和接地段长度Lt求得：
已知接地段单位长度上的法向负荷后，求其相应的接地段单位长度转向阻力Fzd，接地段单位长度上的转向阻力和其单位长度法向负荷p成正比，比例系数仍为μ：
作用在两侧履带接地段，当量履带回转轴线前段长度Lω1：
转向当量阻力Fts1由下式表示：
同理，作用在两侧履带接地段，当量履带回转轴线后段长度Lω2：
转向当量阻力Fts2由下式表示：
由于车辆绕O点旋转，所以Fts1与Fts2的作用方向正好相反，
转向阻力系数μ采用公式(8)计算：
其中μmax为行驶路面的最大转向阻力系数，根据不同路面试验得到。
7.内、外两侧履带的驱动力
车辆在低速、匀速行驶过程中转向时，忽略侧向加速度影响，满足力和力矩的平衡关系，到如下(35)、(36)、(37)三式，分别是在笛卡尔坐标系下，x方向力、y方向力、绕o点的z方向力矩平衡方程：
方程式中：
Fso1——一桥转向外侧车轮的驱动力，其大小为
为一桥转向外侧车轮扭矩，rr1为一桥车轮滚动半径。
Fsi1——一桥转向内侧车轮的驱动力，其大小为
Twi1为一桥转向内侧车轮扭矩，rr1为一桥车轮滚动半径。
Fso2——二桥转向外侧车轮的驱动力，其大小为
Two2为二桥转向外侧车轮扭矩，rr2为二桥车轮滚动半径。
Fsi2——二桥转向内侧车轮的驱动力，其大小为
Twi2为二桥转向内侧车轮扭矩，rr2为二桥车轮滚动半径。
Fso3——三桥转向外侧车轮的驱动力，其大小为Two3为三桥转向外侧车轮扭矩，rr3为三桥车轮滚动半径。
Fsi3——三桥转向内侧车轮的驱动力，其大小为
Twi3为三桥转向内侧车轮扭矩，rr3为三桥车轮滚动半径。
Fto——转向外侧履带的驱动力。
Fti——转向内侧履带的驱动力。
将式(23)、(24)、(25)代入方程式(36)中：
令方程式(38)中，
G′w＝Gw1(cosδo1+cosδi1)+Gw2(cosδo2+cosδi2)+Gw3(cosδo3+cosδi3) 式(40)
解方程(38)，得：
于是：
整理方程(35)、(37)，得：
令方程(45)、(46)中等号右边的关系式：
/>
将(45)、(46)简化为如下方程组：
解方程组得：
8.倒车行进的履带驱动力控制：
6×6全驱多轮转向与履带复合行走系统，倒车行进的转向受力关系，如图4所示。所述的特种车辆倒车时，内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto根据向前行驶的控制方程，各个受力方向按照倒车行进的转向受力代入上述方程中，方向相反的力便将其改为负值，根据相应的控制方程得到倒车时内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto，控制部件控制驱动电机输出计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto。
本发明的控制方法，通过各桥车轮的转向角的计算和转向内、外侧履带驱动力Fti、Fto的计算，实时控制各桥车轮的转向角及转向内、外侧履带驱动力Fti、Fto的大小，使得车辆在转向过程中得道最优的各桥车轮的转向角及转向内、外侧履带驱动力Fti、Fto，使车轮及履带的转向力矩按承载比例一致，避免车轮拖拽履带或履带拖拽车轮行驶，进而减轻结构件额外负载并使车轮及履带各自的磨损都最小化。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法的控制步骤为：
S1.特种车辆包括一桥、二桥、三桥，全驱多轮与履带复合行走系统包括多个传感器，多个传感器测量获取以下参数：
(1)一桥转向外侧车轮转向角δo1，
(2)一桥转向内侧车轮转向角δi1，
(3)一桥的载荷Gw1，
(4)二桥的载荷Gw2，
(5)三桥的载荷Gw3，
(6)履带法向负荷Gt，
(7)一桥转向内、外车轮输出扭矩Twi1、Two1，
(8)二桥转向内、外车轮输出扭矩Twi2、Two2，
(9)三桥转向内、外车轮输出扭矩Twi3、Two3；
S2.特种车辆设计时确定以下参数：
(1)一桥左主销中心线、右主销中心线的延长线与地面交点之间的距离K，
(2)车轮接地面上的主销偏置距离a，
(3)履带中心距B，
(4)一桥与两侧履带中心连线的距离Lc，
(5)一桥与二桥的距离L1，
(6)一桥与三桥的距离L2，
(7)单侧履带的接地长度Lt；
S3.控制部件计算以下数值：
(1)二桥转向外侧车轮转向角δo2，
(2)二桥转向内侧车轮转向角δi2，
(3)三桥转向外侧车轮转向角δo3，
(4)三桥转向内侧车轮转向角δi3，
(5)转向内侧履带驱动力Fti，
(6)转向外侧履带驱动力Fto；
S4.控制部件控制驱动电机输出根据计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto的数值的驱动力，实现以转向期间以优化的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto进行特种车辆转向的转向力矩控制，使得特种车辆的车轮及履带的转向力矩按承载比例一致；
S5.控制部件每间隔0.5S-1.5S进行一次转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto计算，同时控制部件根据每一次计算所得的实时转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto，控制驱动电机输出计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto。
2.根据权利要求1所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：履带转向半径及当量履带回转轴线位置与一桥转向外侧车轮转向角δo1、一桥转向内侧转向角δi1之间符合的几何关系：
(1)一桥转向外侧转向角δo1符合公式的几何关系：
根据上式(1)得：
(2)一桥转向内侧转向角δi1符合公式的几何关系：
(3)根据转向角δo1与δi1的几何关系，求得履带的转弯半径R，即：
(4)将R代入到公式中，求得当量履带回转轴位置与一桥之间的距离，即：
3.根据权利要求2所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：
(1)二桥转向外侧车轮转向角δo2符合公式的几何关系：
于是，得二桥转向外侧车轮转向角δo2：
(2)二桥转向内侧车轮转向角δi2符合公式的几何关系：
于是，得二桥转向内侧车轮转向角δi2：
(3)三桥转向外侧车轮转向角δo3符合公式的几何关系：
于是，得三桥转向外侧车轮转向角δo3：
(4)三桥转向内侧车轮转向角δi3符合公式的几何关系：
于是，得三桥转向内侧车轮转向角δi3：
4.根据权利要求3所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：
(1)用履带转向半径R表示的一桥转向外侧车轮的转向半径Ro1：
(2)用履带转向半径R表示的一桥转向内侧车轮的转向半径Ri1：
(3)用履带转向半径R表示的二桥转向外侧车轮的转向半径Ro2：
(4)用履带转向半径R表示的二桥转向内侧车轮的转向半径Ri2：
(5)用履带转向半径R表示的三桥转向外侧车轮的转向半径Ro3：
(6)用履带转向半径R表示的三桥转向内侧车轮的转向半径Ri3：
5.根据权利要求4所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：
一桥、二桥、三桥各桥车轮的转向侧向力与一桥载荷Gw1、二桥载荷Gw2、三桥载荷Gw3和侧向力系数λ的关系为：
(1)一桥车轮转向侧向力
(2)二桥车轮转向侧向力
(3)三桥车轮转向侧向力：
6.根据权利要求5所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：
单个车轮的行驶阻力通过一桥载荷Gw1、二桥载荷Gw2、三桥载荷Gw3和行驶阻力系数f求得：
(1)一桥车轮行驶阻力：
(2)二桥车轮行驶阻力：
(3)三桥车轮行驶阻力：
单边履带的行驶阻力通过履带法向负荷Gt和行驶阻力系数f求得：
7.根据权利要求6所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：
地面转向阻力Fz和法向负荷Gt成正比，其比例系数以转向阻力系数μ表示：
作出接地段法向负荷图及转向阻力分布图，然后计算接地段前部和后部的转向阻力；
作用在接地段单位长度上的法向负荷p，通过履带法向负荷Gt和接地段长度Lt求得：
已知接地段单位长度上的法向负荷后，求其相应的接地段单位长度转向阻力Fzd，接地段单位长度上的转向阻力和其单位长度法向负荷p成正比，比例系数仍为μ：
作用在两侧履带接地段，当量履带回转轴线前段长度Lω1：
转向当量阻力Fts1由下式表示：
同理，作用在两侧履带接地段，当量履带回转轴线后段长度Lω2：
转向当量阻力Fts2由下式表示：
由于车辆绕O点旋转，所以Fts1与Fts2的作用方向正好相反，
转向阻力系数μ采用公式(8)计算：
其中μmax为行驶路面的最大转向阻力系数，根据不同路面试验得到。
8.根据权利要求7所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：
车辆在低速、匀速行驶过程中转向时，忽略侧向加速度影响，满足力和力矩的平衡关系，到如下(35)、(36)、(37)三式，分别是在笛卡尔坐标系下，x方向力、y方向力、绕o点的z方向力矩平衡方程：
9.根据权利要求8所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：
将式(23)、(24)、(25)代入方程式(36)中：
令方程式(38)中，
G′w＝Gw1(cosδo1+cosδi1)+Gw2(cosδo2+cosδi2)+Gw3(cosδo3+cosδi3) 式(40)
解方程(38)，得：
于是：
整理方程(35)、(37)，得：
令方程(45)、(46)中等号右边的关系式：
将(45)、(46)简化为如下方程组：
解方程组得：
10.根据权利要求9所述的特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法，其特征在于：所述的特种车辆倒车时，内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto根据向前行驶的控制方程，各个受力方向按照倒车行进的转向受力代入上述方程中，方向相反的力便将其改为负值，根据相应的控制方程得到倒车时内履带驱动力Fti、外履带驱动力Fto，控制部件控制驱动电机输出计算得到的转向内侧履带驱动力Fti和转向外侧履带驱动力Fto。
CN202311822127.7A 2023-12-27 2023-12-27 特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法 Pending CN118025317A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311822127.7A CN118025317A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311822127.7A CN118025317A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118025317A true CN118025317A (zh) 2024-05-14

Family

ID=90984838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311822127.7A Pending CN118025317A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN118025317A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107826164B (zh) 一种基于电助力的多轮转向系统及控制方法
CN102167082B (zh) 电动轮驱动汽车的差力主动转向系统及其控制方法
CN107685767B (zh) 多轴轮毂电机驱动车辆后轮线控转向驱动装置及转向方法
CN110466604B (zh) 轮毂电机驱动电动汽车差动驱动转向及稳定性的控制方法
Maclaurin A skid steering model using the Magic Formula
Watanabe et al. Turning characteristics of multi-axle vehicles
CN111902332B (zh) 操舵系统和具有它的车辆
CN102481937A (zh) 传感器偏移量估计装置
CN112078659B (zh) 多轮独立驱动双桥铰接式底盘转向控制方法
CN110641458B (zh) 一种多轴分布式电驱动车辆参考转角控制方法
CN107499378A (zh) 四轮独立转向电动车辆四轮转向‑前/后轮转向动态切换方法
CN116279806A (zh) 一种可提升行驶安全性的多轴线控底盘及其协调控制方法
Sundar et al. Review of Design and Fabrication of four wheel Steering system
CN105711644B (zh) 一种前后车架铰接的多轴线车辆全轮转向的解析方法
CN112319602B (zh) 一种可实现全轮转向的6×4电动汽车底盘系统及转向控制方法
CN118025317A (zh) 特种车辆全驱多轮与履带复合行走系统的转向控制方法
JP2001347975A (ja) 走行装置及び該走行装置を備えたクレーン
JP2954268B2 (ja) 自走台車
JP2004306782A (ja) 走行装置
CN117622316A (zh) 特种车辆单前桥车轮与履带复合行走系统的转向控制方法
CN113335417B (zh) 一种可折展重构变轮距全地形小车及其控制方法
JP2956012B1 (ja) 自動走行式連結車両
AU2019283905A1 (en) Improved Articulated Vehicle
JPH04126675A (ja) セミトレーラ車の後輪操舵装置
RU2316443C2 (ru) Способ поворота колесно-гусеничного транспортного средства

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