履带车辆转向功率与直驶功率对比分析

履带车辆转向与轮式车辆转向有着本质的区别.履带车辆转向时的功率消耗较直线行驶功率消耗要大的多.提出了转向功率比的概念,建立了考虑高速履带滑转、低速履带滑移条件下履带车辆转向功率比的计算模型.通过对模型简化与推导,得到考虑履带滑转、滑移实际条件的模型与不考虑履带滑转、滑移理论模型的等价关系.对安装不同转向机构履带车辆的转向功率比进行了分析.通过在3种典型地面条件下对现有的具有有限个规定转向半径车型的示例计算,得到履带车辆转向功率消耗为直线行驶功率消耗的1.63～3.24倍的结论.     

履带车辆转向性能指标分析及实验研究

转向性能是评价履带车辆机动性的重要指标之一.文中针对转向角速度、转向半径和转向消耗功率3个指标,分别在不考虑履带滑转滑移的理想条件下和考虑履带滑转滑移的实际情况下,对履带车辆的转向性能进行了讨论和分析,对2种条件下履带车辆的转向性能的变化进行了比较.为了对履带车辆在转向过程中履带的滑转和滑移程度进行定量的分析,定义了履带的滑转和滑移系数.通过实车实验,对分析结果进行了验证.     

高速履带车辆在坚实地面转向机理研究

运用系统分析的方法,研究坚实地面条件下高速履带车辆转向过程理论及其计算机仿真。以履带滑动转向理论为基础,考虑影响履带车辆转向的诸多因素(质心位置、负荷分布等),建立了履带车辆转向过程动力学模型。并为求解模型中的微分一代数混合方程,编写相应程序进行了仿真计算,对高低速2种情况下高速履带车辆的转向过程进行了计算机仿真实验,仿真计算的结果与实车野外实验的结果呈现一致性。特别在分析履带车辆高速转向过程中研究了离心力通过履带接地压力而对履带车辆转向过程的影响。     

履带车辆转向过程仿真与试验研究

分析了简化条件下和考虑滑转滑移条件下履带车辆在坚实地面上的转向过程,对比计算了2种条件下转向时的牵引力、制动力、转向阻力矩和转向半径,并通过实车试验进行检验.结果表明,滑动模型揭示了履带车辆转向机理,与试验结果较为吻合.     

履带车辆转向过程循环功率分析

针对差速式、独立式2类转向机构,分别给出了不计和计及履带接地段打滑条件下最大循环功率及相应的相对转向半径的计算方法,定量讨论了不计和计及履带接地段打滑时循环功率的差别。在示例给定的计算条件下计算结果表明,计及履带接地段打滑时循环功率较不计打滑时小约20％。实车试验结果证实:考虑履带接地段打滑计算的循环功率同实际值更接近,在分析循环功率时不能忽略履带接地段的打滑。     

考虑履带滑动的转向过程仿真与试验验证

为了准确分析履带车辆的转向性能,建立了考虑履带滑动的转向过程动态模型,分析计算了履带与地面之间的牵引力、制动力以及转向阻力矩、转向半径、转向角速度等运动学和动力学参数的变化规律。研究表明:考虑履带滑动时的转向半径是理论计算值的1.5倍左右,转向角速度是理论值的67%左右。试验结果证明了所建立的转向模型的可信性。     

油门开度变化对零差速式双流传动转向动态特性的影响

考察履带车辆转向期间增大发动机油门开度对转向动态特性的影响,基于Matlab/Simulink对油门开度变化转向过程的动态特性进行了仿真分析,应用VBOX试验测试系统设计了某履带车辆转向试验。试验结果表明:通过增大发动机油门开度可以使车辆转向角速度增大,进而缩短转向所需时间;转向阻力较大时,可以采取增大油门的方式提高主动轮转矩,克服不良转向条件,但无法获得更小的转向半径。     

履带车辆中心转向模型研究

研究履带车辆计及打滑条件下中心转向的运动学及动力学特性,给出了牵引力、转向阻力矩、实际转向角速度的数学表达式,深入分析了转向半径(0～B/2)时的转向阻力系数模型,推导了中心转向克服外阻力消耗功率公式,可作为转向机构载荷计算的基础.     

履带车辆转向期间的自动换档

讨论了履带车辆在转向期间实现换档的必要性和可能性,介绍了一个使用二级行星转向机的履带车辆,在转向期间自动换档的控制系统及其试车情况,并论述了采用双流转向机构后进行自动换档的控制策略。     

基于主动轮转速的履带车辆运动轨迹计算方法

为解决履带车辆运动轨迹分析所需的高精度定位问题,以履带车辆主动轮转速为输入,通过转向运动学分析、连续转向过程中的坐标转换、滑移滑转相对偏移量引入等手段,构建了一种求解履带车辆连续运动轨迹的方法。试验验证结果表明:采用该方法求解的定位精度小于0.2 m,能满足履带车辆运动轨迹分析的基本要求。     

履带车辆转向性能指标修正与实验

基于滑转滑移理论对履带车辆转向性能指标进行分析,针对工程简化转向性能指标的误差进行修正,给出转向阻力矩、转向牵引力及制动力、转向半径和转向角速度的修正系数,结合实车实验数据对修正系数进行验证,表明修正系数的可靠度可达到0.96以上。     

基于协方差矩阵估计的稳健Capon波束形成算法

常规Capon波束形成器性能对模型误差或失配非常敏感,尤其是当期望信号包含在训练数据中,导向矢量失配将引起性能急剧下降。为解决这一问题,提出了一种采用干扰噪声协方差矩阵和导向矢量联合估计的稳健波束形成算法。该方法通过对Capon空间谱在非目标信号的方位区域内的积分,实现对干扰噪声协方差矩阵的估计,解决数据协方差矩阵包含有目标信号时引起信号自相消问题;其次为了克服导向矢量失配的影响,通过最大化输出功率,并增加二次型约束防止估计的导向矢量接近于干扰导向矢量,实现对导向矢量的估计。仿真实验表明:该算法能获得近似最优的输出信干噪比,与现有算法相比稳健性更强。     

潜艇动力抗沉运动特性分析

采用潜艇垂直面操纵性运动方程、破损舱进水方程和压载水舱排水方程联立构成的潜艇动力抗沉运动方程,研究了2艘不同吨位潜艇的损管特性和动力抗沉运动,其中动力抗沉运动计算包括单独高压气吹除和高压气吹除加操上浮舵2种情况,并讨论了单独高压气吹除、高压气吹除与操舵联合作用的抗沉效能,从而明确了操舵在动力抗沉中的作用。通过对两艇的仿真计算结果的讨论与分析,并用动力不沉性指数Ka定量地评估了转舵在潜艇动力抗沉中的作用。计算结果表明,潜艇中、首部隔舱破损时,转舵在动力抗沉中效能显著,尾部隔舱破损时效能不明显,甚至作用相反。     

电传动履带车辆转向行驶控制策略仿真研究

以双侧电机独立驱动这一典型电传动方案为研究对象,针对转向行驶控制的难题,提出了基于功率-转速复合调节的转向行驶控制策略,对驾驶员操控信号进行了解析,基于Matlab软件和RecurDyn软件建立了电传动车辆的机电一体联合仿真模型,对车辆典型转向工况进行了仿真试验,验证了转向行驶控制策略的有效性。     

Dual-steering mode based on direct yaw moment control for multi-wheel hub motor driven vehicles:Theoretical design and experimental assessment

One of the main challenges for multi-wheel hub motor driven vehicles is the coordination of individual drivetrains to improve mobility and stability in the steering process.This paper proposes a dual-steering mode based on direct yaw moment control for enhancing vehicle steering ability in complex environ-ments.The control system is designed as a hierarchical structure,with a yaw moment decision layer and a driving force distribution layer.In the higher-level layer,the objective optimization function is con-structed to obtain the slip steering ratio,which represents the degree of vehicle slip steering in the dual-steering mode.A yaw moment controller using active disturbance rejection control theory is designed for continuous yaw rate control.When the actual yaw rate of the vehicle deviates from the reference yaw rate obtained by the vehicle reference model and the slip steering ratio,the yaw moment controller is actuated to determine the yaw moment demand for vehicle steering.In the lower-level layer,there is a torque distribution controller based on distribution rules,which meets the requirement of yaw moment demand without affecting the total longitudinal driving force of the vehicle.For verifying the validity and feasibility of the dual-steering mode,simulations were conducted on the hardware-in-loop real-time simulation platform.Additionally,corresponding real vehicle tests were carried out on an eight-wheel prototype vehicle.Test results were generally consistent with the simulation results,thereby demon-strating that the proposed dual-steering mode reduces steering radius and enhances the steering per-formance of the vehicle.     

一种新的变结构控制方案及其在船舶操纵中的应用

船舶的操纵与控制问题可以归结为一个四阶线性系统在环境干扰、参数摄动与建模误差同时存在时的状态空间控制问题。传统的变结构控制应用于船舶操纵系统易导致频繁来回操舵。本文研究一种连续的变结构控制方案,进一步讨论了其稳定性及优点,并将其引入限制水域的船舶操纵中。仿真表明,它可以完全抑制频繁来回操舵或抖振,并可得到较理想的控制效果。     

基于二阶锥规划的MIMO雷达稳健自适应波束形成

针对MIMO雷达自适应波束形成中期望目标导向矢量的失配问题,提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)的稳健自适应波束形成算法。该算法首先将1个MN维(M,N分别为发射和接收阵元数)的权矢量分解成2个低维(1个M维和1个N维)权矢量的Kronecker积,然后分别限制实际的目标发射导向矢量和目标接收导向矢量与假定的导向矢量之间的误差范数的边界,通过优化最差性能,利用SOCP求得分解后的2个权矢量,最后再合成原权矢量。通过降维处理,算法在保证波束形成器性能的基础上,有效地降低了运算复杂度。仿真结果验证了算法的有效性。     

单框架控制力矩陀螺部分失效时的空间站姿态机动方法

对金字塔构型单框架控制力矩陀螺(SGCMG)的失效特性进行分析。结合SGCMG部分失效的特点,构建运用Legendre伪谱法的重规划姿态机动路径求解方法。考虑SGCMG失效情况的不可预测性,设计自适应操纵律,该操纵律可以根据指令力矩与输出力矩的偏差对SGCMG的失效情况进行诊断,从而调节操纵律的内部参数,实现失效情况操纵律的自适应调节。仿真结果表明,采用姿态机动路径重规划算法与自适应操纵律,在控制力矩陀螺部分失效的情况下,仍可以实现空间站的大角度姿态机动。姿态机动方法可以有效应对空间站大角度姿态机动过程中可能出现的SGCMG部分失效情况,从而提高空间站姿态机动任务的安全性与可靠性。