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

1、采用液壓傳動作為主傳動的高速靜液驅(qū)動履帶車輛符合未來戰(zhàn)場的需要，研制靜液驅(qū)動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)動系統(tǒng)為研究對象，通過建立數(shù)學(xué)模型設(shè)計了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，對其轉(zhuǎn)向控制策略進(jìn)行了理論研究。
　　對系統(tǒng)分塊建立了數(shù)學(xué)模型。對泵馬達(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)履帶車輛動力學(xué)分析，首先建立了簡化的履帶車輛動力學(xué)模型；然后考

2、慮了履帶滑移滑轉(zhuǎn)和離心力，建立了更符合實際的車輛動力學(xué)模型。
　　對雙側(cè)獨立驅(qū)動的履帶車輛的理論控制方案進(jìn)行了分析和設(shè)計，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)向離心力對轉(zhuǎn)向的影響。針對實際模型，設(shè)計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)確實現(xiàn)駕駛員輸入的轉(zhuǎn)向指令。對系統(tǒng)設(shè)計了PID控制器，分析了PID控制下的系統(tǒng)響應(yīng)特性。
　　針對PID控制器的不足，提出了采

3、用模型預(yù)測控制器（MPC Controller）的策略，并利用MATLAB設(shè)計了模型預(yù)測控制器，通過分析不同控制器參數(shù)下的系統(tǒng)響應(yīng)，對控制器設(shè)置了合理的參數(shù)。仿真表明模型預(yù)測控制器能大大改善系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性，響應(yīng)時間從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)計了Multiple MPC Controllers，系統(tǒng)運行時在多個MPC控制器之間切換，設(shè)計了控制器的切

4、換機(jī)制，仿真表明切換是正確且平穩(wěn)的。
　　對靜液驅(qū)動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控制做了對比，驗證了模型預(yù)測控制器的優(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)向操縱時間減小到了0.5s，提高了車輛的機(jī)動性。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