基于MATLAB SIMULINK的电传动履带车辆转向性能仿真

首先采用一种简单可行的电传动方案建立了新的电传动履带车辆模型。然后在对电传动履带车辆转向行驶基本理论分析的基础上,结合鼠笼式异步电机模型及其经典矢量控制方法,分别采用独立式和差速式两种控制方案对电传动履带车辆的转向行驶性能进行了仿真分析。结果表明：采用速度控制可以很好地实现车辆转向;为使扭矩和电流平稳,参考速度应以平缓的方式给定;对不同的转向工况,应采取不同的转向模式;再生转向时产生的再生能量很大,应对其加以充分重视和利用。     

零差速电传履带车辆整车行驶控制策略研究

针对履带车辆电传动研究和采用较多的零差速电传动方案，对电传动履带车辆的整车行驶控制策略进行了研究，提出了系统控制方案并做了具体的分析。基于电传动与传统传动装置本质上的不同和驾驶操纵的人机适应性，对驾驶信号的定义进行了定性和定量的分析。对驱动电机及其协同控制，提出了直驶电机采用基于有限功率的直接转矩控制、转向电机采用直接转矩控制（小半径转向）和电流矢量控制（大半径转向）双模控制的系统控制方法；并对具体的控制途径进行了描述。最后，基于在Matlab/Simulink下建立的整车行驶系统仿真模型，对车辆加速和转向的动态过程进行了仿真，仿真结果袁明，该控制方案可行并可以使车辆具有良好的加速性能和转向性能。     

基于转矩控制策略的电传动履带车辆驱动特性研究

从原理上探讨了通过直接控制左右侧电机的输出转矩大小来控制某电传动履带车辆整车运动的可行性,提出了转矩控制策略,建立了基于多体动力学软件RecurDyn／Track-HM的履带车辆整车行动部分三维多体动力学虚拟样机模型和基于控制系统分析软件Matlab/Simulink的综合控制器及电机控制系统模型,同时基于上述不同软件的接口技术建立了机械系统和控制系统协同仿真模型,对0～32 km/h的加速时间、不同车速下的100 m直驶偏移量、B/2转向及15°爬坡性能等驱动特性进行了协同仿真及实车试验研究,通过分析和比较验证了模型及转矩控制策略的正确性,为进一步深入研究其它驱动特性奠定了基础。     

基于虚拟样机技术的电传动履带车辆特殊运动性能仿真

为了评估电传动履带车辆的性能，采用虚拟样机技术建立了20 t级履带车辆的电机驱动系统模型和车辆动力学模型，构建了机一电联合仿真模型。进行了中心转向、通过崖壁和壕沟等特殊运动的仿真评估，结果表明：车辆性能达到了设计要求，采用联合仿真的方法为电传动履带车辆的性能预测和评估奠定了技术基础。     

电传动履带车辆转向自适应控制策略仿真分析

针对电传动驱动履带车辆,提出了一种适应于转向阻力变化的转向控制策略.通过对转向动力学模型进行等效线性转换,推导了应用模型参考自适应控制基本原理的系统控制结构,设计了能够有效调节电机驱动扭矩的自适应控制策略.建立了基于转向自适应控制策略的履带车辆仿真模型,进行了6种给定转向工况的仿真.结果说明,在应用自适应控制后,当地面转向阻力变化时,履带车辆能够获得期望的转向角速度响应.自适应控制策略保持车辆转向稳定性的控制能力良好,且简化了驾驶员操纵,降低了电机控制难度.     

履带车辆低速转向过程协调控制仿真研究

由于履带车辆在直驶和转向工况的路面阻力差异很大,导致车辆在直驶-转向-直驶这一动态过程中,车辆负载扰动很大,驾驶员需要精细的操作油门踏板去实现稳定的车速,实现转向意图,特别是在对车辆进行挪库等操作时,要求车辆低速转向,由于此时发动机转速较低,涡轮增压器的迟滞效应严重,导致发动机响应性较差,很容易造成车辆转向困难,转向意图实现差,以及直驶与转向工况切换时车速扰动大等问题.试图通过协调控制的方式,在不操作油门踏板的情况下,自动调节发动机的转矩输出,以适应履带车辆在直驶和转向工况互相切换时的负载扰动,使车辆保持车速的平稳.针对车辆在发动机怠速下起步,随后进入转向这一工况进行研究,通过仿真结果对比分析,证明采用协调控制能有效的降低由负载扰动带来的车速波动,实现低速平稳转向的目标.     

履带车辆动力性仿真及参数影响规律

在履带车辆动力传动系统设计及匹配研究中,系统的建模是一个非常复杂的过程,耗时较长,给研究工作带来诸多不便,利用专业软件进行建模与仿真可大大提高研究效率.以某履带车辆为研究对象,采用AVL公司的Cru ise软件,建立了整车直驶模型,讨论了后传动比以及发动机外特性曲线形状的变化对车辆动力性的影响,对车辆动力传动一体化结构设计及性能匹配的研究提供参考.     

电传动履带车辆功率调节直线行驶控制仿真

双侧电驱动履带车辆执行机构为驱动电机,两侧动力独立输出,控制灵活;为达到与传统机械车辆相同的驾驶感觉,设计了基于功率调节的直线行驶控制策略;为解决直线行驶两侧电机同步控制问题,研究了基于模糊规则的转矩补偿方法;基于Matlab和Recurdyn软件进行了直驶和转向工况仿真实验,表明所设计的控制策略能够提高车辆直线行驶的稳定性。     

电传动履带车辆双侧驱动转矩调节控制策略

为降低电传动履带车辆双侧驱动转速调节控制策略中电动机控制任务量与难度,提出转矩调节控制策略。结合双侧电机驱动电传动履带车辆动力学特征,分析转矩调节控制策略的理论基础和可行性。把加速踏板、制动踏板以及方向盘操作映射为控制变量γ和ε,结合驱动电机转速一转矩特性设计转矩调节控制策略。在Simulink/Stateflow环境中建立包括驾驶员输入模块、转矩调节控制策略模块、电机及控制器模块以及车辆动力学模块的整车驱动系统模型。不同路面上多工况仿真和实车行驶试验验证了转矩调节控制策略可行性和有效性。该控制策略已在车辆上成功应用。     

履带车辆零差速电力机械传动系统控制策略研究

针对一种履带车辆零差速电力机械式传动方案,在MATLAB/Simulink中搭建了传动系统中各主要分系统的模型;制定了发动机-发电机组采用功率跟随式控制策略,以及直驶电机和转向电机采用基于功率需求的扭矩控制策略;最后,完成了车辆传动系统在直驶工况和转向工况下的整体仿真分析.研究结果表明:发动机-发电机组采用功率跟随式控制策略时,使发动机在中高转速时的动态响应较好;直驶电机采用扭矩控制策略时,能使车辆的行驶速度达到60 km/h,0～32 km/h的加速时间小于8 s,基本能够满足车辆的速度性能和加速性能,说明该控制策略在理论上是可行的.     

基于越野工况预测的混合动力履带车辆能量管理策略

针对越野环境下混合动力履带车辆能量管理问题,设计了一种基于越野工况预测的能量管理策略。使用车载传感器测量车速、车辆姿态角,基于支持向量机进行路况分类,建立越野路况识别模型;针对不同的越野路况,基于马尔可夫链利用历史行驶车速和加速度建立速度预测模型;以某混合动力履带装甲车辆为对象,设计模型预测控制策略进行能量管理控制。研究结果表明,所提出的能量管理策略能够完成越野环境下履带车辆能量管理控制目标,有利于改善混合动力履带车辆性能。     

基于轨迹规划与CNN-LSTM预测的履带式混合动力无人平台能量管理优化

混合动力能量管理策略是混合动力系统的关键技术之一,对整车效率和燃油经济性等综合性能起到决定性作用。对于履带式混合动力无人车辆,其复杂的行驶工况对能量管理策略提出更高要求。在传统工况预测方法的基础上,提出一种基于无人驾驶轨迹规划的卷积神经网络与长短期记忆网络的预测模型。针对系统状态变量与控制变量搜索范围广、计算量大的问题,优化动态规划算法以获得最优控制序列;设计模型预测控制方法实现能量管理优化控制;通过实车试验进行验证。研究结果表明,采用卷积神经网络与长短期记忆网络的预测模型比基于规划速度的直接预测模型的精度提高了3%;基于该模型预测控制的能量管理实时优化策略,比基于传统多步神经网络策略的等效燃油消耗量减少了3.9%,改善了整车燃油经济性。     

Modeling and Performance Prediction of Induction Motor Drive System for Electric Drive Tracked Vehicles

The principle of rotor flux-orientation vector control on 100/150 kW three-phase AC induction motor for electric drive tracked vehicles is analyzed, and the mathematic model is deduced. The drive system of induction motor is modeled and simulated by Matlab/Simulink. The characteristics of motor and drive system are analyzed and evaluated by practical bench test. The simulation and bench test results show that the model is valid, and the driving control system has constant torque under rated speed, constant torque above rated speed, widely variable speed range and better dynamic characteris- tics. In order to evaluate the practical applications of high power induction motor driving system in electric drive tracked vehicles, a collaborative simulation based on interface technology of Matlab/Simulink and multi-body dynamic analysis software known as RecurDyn is done, the vehicle performances are predicted in the acceleration time （0 - 32 km/h） and turning characteristic （v = 10 km/h, R = B）.     

双侧电机耦合驱动履带车辆斜坡转向控制策略

斜坡转向过程是履带车辆的一种典型工况,受重力沿斜坡分力的影响,其动力学特性与平面转向相差很大,转向控制难度大。为提高履带车辆斜坡转向过程的稳定性,对双侧电机耦合驱动履带车辆的转向原理和履带车辆动力学与运动学进行分析,建立斜坡转向运动学与动力学模型。在此模型基础上,提出斜坡转向模型预测控制策略。针对不同斜坡角度以及转向半径,利用MATLAB/Simulink软件对转向控制策略进行建模与仿真,并通过电驱动车辆进行了实车验证。结果表明,该履带车辆斜坡转向模型具有较高的可信性,基于模型预测的斜坡转向控制策略能够使车辆稳定地进行斜坡转向操纵。     

分布式电驱动车辆极限越野环境下高速避障与稳定性控制

为提高分布式电驱动车辆在极限越野环境下的高速避障能力和操纵稳定性,提出一种充分考虑车辆过弯姿态反馈的分层协调横向稳定性控制方法。上层控制器将多模型在线建模算法与非线性模型预测控制理论相结合,构建一种基于数据驱动多模型预测控制的横摆、侧倾运动协调控制器。由于车辆不同的横向失稳状态下最优控制中心是时变的,细化并重构一种双层融合型横摆运动动力学模型。考虑到越野工况存在时变道路曲率和侧向坡度,建立零力矩点侧倾失稳判断模型,在横摆稳定性控制基础上引入侧倾稳定性控制约束。下层控制器结合各轮胎滑动率和垂直载荷转移量,采用二次规划求解算法将融合型期望横摆力矩转化为各轮最优驱动转矩。搭建MATLAB/Simulink软件和Carsim软件联合仿真平台,进行仿真实验验证。结果表明,该分层协调控制策略可充分发挥分布式电驱动车辆在极限越野工况下的高机动转向性能,具有较强的车身姿态修正能力,可以提高车辆的路径保持精度和过弯横向稳定性。     

履装甲车辆电传动方案比较分析

分析了不同方案履带车辆电传动系统的特点，并针对两种最典型的方案，以满足车辆完全转向性能为约束条件，计算出对驱动电机的功率、转矩、转速等参数要求，最后对2种方案进行综合评价。     

电驱动无人履带车辆线控机电联合制动技术研究

电驱动履带车辆具有良好的运动可控性,同时可借助电气制动缓解传统履带车辆制动系统负荷重、寿命短的问题,是履带车辆实现无人驾驶的理想驱动方式。通过对某电驱动履带车辆制动系统的无人化设计研究,提出了一种机电联合制动系统线控化的完整技术方案。该方案采用一种改进的三段式机械-电气制动结合方式,并在保证既定制动性能前提下按照最大化制动能量回收的原则,给出了相应的机械-电气制动力分配策略。按照该方案进行平台搭建后,进行了制动性能实车试验,验证了该系统具有良好的制动性能和工作稳定性,可在充分满足国家军用标准对军用履带车辆制动性能要求的同时,保证整体效率在25%左右的动能转化效率。     

考虑履带滑转滑移的电驱动履带车辆转向控制

为消除车辆转向过程中履带滑转滑移对电驱动车辆运动学控制的影响,准确实现车辆的转向轨迹控制,对考虑履带滑转滑移的电驱动车辆转向控制策略进行研究。分析表征履带车辆转向过程滑转滑移特性的转向半径修正系数及转向角速度修正系数,在此基础上提出考虑履带滑转滑移的转向控制策略,利用转向半径修正系数及转向角速度修正系数对电机转速控制指令进行修正。通过仿真和试验,对比了不考虑履带滑转滑移的转向控制策略和考虑履带滑转滑移的转向控制策略。结果表明,考虑履带滑转滑移的转向控制策略可以准确地实现转向控制目标,验证了该转向控制策略的可行性。     

Analysis and Comparison of Electric Drive System Projects of Military Tracked Vehicles

The electric drive system characteristics of different projects for tracked vehicles are analyzed. For the two most typical projects, the parameters of power, torque and rotating speed and others of drive motor are figured out under the condition of satisfying adequate steering performance of the tracked vehicles. General opinions on the two projects are brought forward and conclusions are drawn.     

高速电驱动履带车辆联合制动转矩动态协调控制研究

针对高速电驱动履带车辆机械制动器、电机和电液缓速器3种执行部件联合制动转矩响应的问题,提出了机械制动器、电机和电液缓速器动态协调控制策略。基于制动需求和车速等因素进行稳态制动力分配,综合考虑3种执行部件动态响应特性,建立基于电机-电液缓速器二者联合制动和机械-电机-电液缓速器三者联合制动转矩动态协调控制策略,搭建面向工程应用的电驱动履带车辆传动系统仿真模型,利用实时仿真工具进行策略验证。仿真结果表明,在整个制动过程中该动态协调控制策略可提高车辆总制动转矩响应速度和精度,改善系统动态响应特性。