履帶車輛雙泵馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向控制策略研究.pdf

1、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

2、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

3、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

4、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)