【摘要】：為提高四輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)器人在高速運(yùn)行下轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性以及低速運(yùn)行下轉(zhuǎn)向的靈活性,研究了四輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)器人的轉(zhuǎn)向控制。首先,建立了機(jī)器人3自由度轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)分析模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程,確定了四輪轉(zhuǎn)速和橫擺角速度具有理想輸出響應(yīng)的控制目標(biāo)。然后,設(shè)計(jì)了模糊控制系統(tǒng)用于控制四輪轉(zhuǎn)速和橫擺力矩。最后,搭建四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng),并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可有效改善四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)器人高速運(yùn)行下轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性以及低速運(yùn)行下轉(zhuǎn)向的靈活性系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性。
【圖文】：

YawMomentControl,，會(huì)使得機(jī)器人的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性變差人的穩(wěn)定性，但是導(dǎo)致了高速運(yùn)行下的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)文獻(xiàn)[9,10]的控制算法都需要建立精確的數(shù)但是對(duì)于一個(gè)較為復(fù)雜的非線性統(tǒng)是比較困難的。并且四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)也是汽車研究與應(yīng)用的但是大多汽車四輪轉(zhuǎn)向運(yùn)用的是傳統(tǒng)的參數(shù)要經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)整定FuzzyPID魯棒性和快速性。FWD性控制問題。首先，本文建立了通過(guò)分析模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程。然后，提出了控制四輪轉(zhuǎn)速和橫擺力矩的模糊控制策略，并設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的模糊控制系統(tǒng)搭建四輪驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人模型圖1FWD運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型kinematicanddynamic號(hào)過(guò)多，使系統(tǒng)變得復(fù)雜提出在轉(zhuǎn)向時(shí)單獨(dú)控制四輪轉(zhuǎn)速，文獻(xiàn)[7]提出了單獨(dú)控制轉(zhuǎn)矩使得機(jī)器人的平穩(wěn)性變差；文獻(xiàn)[8]會(huì)使得機(jī)器人的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性變差但是導(dǎo)致了高速運(yùn)行下的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)對(duì)參數(shù)的精度提出很高的要求。本文在傳統(tǒng)控制策略機(jī)器人轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和靈活本文建立了3提出了控制四輪轉(zhuǎn)速和橫擺力矩并設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的模糊控制系統(tǒng)modelofFWD使系統(tǒng)變得復(fù)雜；文獻(xiàn)，使得機(jī)器人自由]提出了直接橫擺簡(jiǎn)稱DYM可以有效控制車輛的不足轉(zhuǎn)向和過(guò)度轉(zhuǎn)向，但在高會(huì)使得機(jī)器人的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性變差；研究了質(zhì)心側(cè)偏角為零的比例控制，提高了機(jī)器HFWDPID本文在傳統(tǒng)PID控制策略，增強(qiáng)了系統(tǒng)的自由度轉(zhuǎn)向動(dòng)力搭建四輪驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人模型，并進(jìn)行試驗(yàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，如圖1所示控制工程文獻(xiàn)[6]使得機(jī)器人自由提出了單獨(dú)控制轉(zhuǎn)矩，MC），但在高；文獻(xiàn)提高了機(jī)器但是導(dǎo)致了高速運(yùn)行下的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)；優(yōu)系，的參數(shù)要經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)整定，會(huì)的增強(qiáng)了系統(tǒng)的通過(guò)分析模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程，并設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的模糊控制

標(biāo)原點(diǎn)與汽車質(zhì)心重合由圖1橫向運(yùn)動(dòng)方程縱向運(yùn)動(dòng)方程橫擺運(yùn)動(dòng)方程cos+sincosyflflxflflyrlrlxrlrlyfrfrxfrfryrrrrxrrrraFFbFFaFFbFFJ式中，J為車體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量別為車體重心距前后輪軸線的距離為橫擺角；別為前左、,,,yflyfryrlyrrFFFF輪上的橫向力3控制策略分析根據(jù)控制目標(biāo)力矩控制的模糊控制策略和橫擺角速度為被控制量為控制量。將被控制量的實(shí)際值與理想模型輸出的期望值相比較，所得偏差輸入到模糊控制模塊理計(jì)算得出維持車輛穩(wěn)定所需的橫擺力矩和四輪轉(zhuǎn)速。FWD圖2Fig.2Systemdiagramof分析可得：橫向運(yùn)動(dòng)方程：sincossincossincossincossinyflflxflflyfrfrxfrfryrlrlxrlrlyrrrrxrrrrFFFFFFFFmv縱向運(yùn)動(dòng)方程：cossincossincossincossincosyflflxflflyfrfrxfrfryrlrlxrlrlyrrrrxrrrrFFFFFFFFmv橫擺運(yùn)動(dòng)方程：sincossinsincos；r為橫擺角速度、前右、后左分別為前左輪上的橫向力。根據(jù)控制目標(biāo)，本文采用四輪差速轉(zhuǎn)向和橫擺。所得偏差輸入到模糊控制模塊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖車輪轉(zhuǎn)速與橫擺力矩模糊控制系統(tǒng)圖王龍等：駛過(guò)程中汽車垂直平動(dòng)、俯仰和側(cè)傾運(yùn)動(dòng)：為車體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；m為車體的質(zhì)量為橫擺角速度。FFFF后左、后右車輪上的縱向力分別為前左、前右本文采用四輪差速轉(zhuǎn)向和橫擺力矩控制的模糊控制策略�？刂扑悸窞橐运妮嗈D(zhuǎn)速和橫擺角速度為被控制量，以橫擺力矩和四輪轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示thewheelspeedandyawmoment：四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向控制研究與設(shè)計(jì)當(dāng)分析四輪驅(qū)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向特性時(shí)，忽略車輛行俯仰和側(cè)傾運(yùn)動(dòng)，固定車輛的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)原點(diǎn)

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本文編號(hào)：2573590