【摘要】：采用液壓傳動(dòng)作為主傳動(dòng)的高速靜液驅(qū)動(dòng)履帶車輛符合未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的需要,研制靜液驅(qū)動(dòng)履帶車輛具有重要意義,而其轉(zhuǎn)向控制是必須解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。本課題以履帶車輛雙泵馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng),對(duì)其轉(zhuǎn)向控制策略進(jìn)行了理論研究。對(duì)系統(tǒng)分塊建立了數(shù)學(xué)模型。對(duì)泵馬達(dá)系統(tǒng)的工況進(jìn)行了探討,并依據(jù)液壓控制系統(tǒng)原理,完成了變量泵變量馬達(dá)系統(tǒng)的建模;根據(jù)履帶車輛動(dòng)力學(xué)分析,首先建立了簡(jiǎn)化的履帶車輛動(dòng)力學(xué)模型;然后考慮了履帶滑移滑轉(zhuǎn)和離心力,建立了更符合實(shí)際的車輛動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)雙側(cè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的履帶車輛的理論控制方案進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì),采用了控制兩側(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的方案。然后通過(guò)仿真分析了履帶滑移滑轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向離心力對(duì)轉(zhuǎn)向的影響。針對(duì)實(shí)際模型,設(shè)計(jì)了合理的整車行駛控制系統(tǒng),通過(guò)控制車輛兩側(cè)的速度,消除了履帶滑移的影響,能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)駕駛員輸入的轉(zhuǎn)向指令。對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了PID控制器,分析了PID控制下的系統(tǒng)響應(yīng)特性。針對(duì)PID控制器的不足,提出了采用模型預(yù)測(cè)控制器(MPC Controller)的策略,并利用MATLAB設(shè)計(jì)了模型預(yù)測(cè)控制器,通過(guò)分析不同控制器參數(shù)下的系統(tǒng)響應(yīng),對(duì)控制器設(shè)置了合理的參數(shù)。仿真表明模型預(yù)測(cè)控制器能大大改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,響應(yīng)時(shí)間從PID控制的5.7s減小為1.19s,且更平穩(wěn)。然后指出了單MPC控制器的問(wèn)題,難以適應(yīng)全工作范圍。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了Multiple MPC Controllers,系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在多個(gè)MPC控制器之間切換,設(shè)計(jì)了控制器的切換機(jī)制,仿真表明切換是正確且平穩(wěn)的。對(duì)靜液驅(qū)動(dòng)履帶車輛的三種典型轉(zhuǎn)向工況進(jìn)行了仿真分析,并和PID控制做了對(duì)比,驗(yàn)證了模型預(yù)測(cè)控制器的優(yōu)越性,車輛轉(zhuǎn)向平穩(wěn)快速且準(zhǔn)確,更重要的是使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間減小到了0.5s,提高了車輛的機(jī)動(dòng)性。通過(guò)仿真得出了車輛在不同車速下能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)向角速度,并擬合出相應(yīng)的曲線作為控制曲線,通過(guò)編寫S-函數(shù)作為系統(tǒng)的速度控制策略,當(dāng)駕駛員輸入的轉(zhuǎn)向角速度超出了履帶車輛在當(dāng)前車速下能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)向角速度時(shí),通過(guò)降低車速,優(yōu)先保證轉(zhuǎn)向的實(shí)現(xiàn)。仿真表明該控制策略是有效的。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ810.3

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本文編號(hào)：2785986