线控四轮独立转向电动叉车稳定性与容错控制研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuweidexin
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随着我国对环境保护的高度重视,新能源汽车获得了大量的关注和发展,动力系统的改变使得线控四轮独立转向技术成为了汽车行业的热门发展方向。相比于在汽车领域还处在概念车研究阶段,线控四轮独立转向技术在电动叉车领域已经获得了规模化应用,但线控转向系统相比于传统机械转向系统可靠性有所降低。叉车在经济生活中具有广泛的应用,其操纵稳定性和系统的可靠性必须得到有效的保障。本文在建立叉车的三自由度动力学模型的基础上,提出了针对性的稳定性控制和容错控制方法,有效提升了线控四轮独立转向电动叉车的操纵稳定性和系统的可靠性。首先,对叉车的线控转向系统主要结构建立了数学模型。在介绍了叉车的线控转向系统的基础上,建立了叉车的轮胎模型,叉车二自由度动力学模型和叉车三自由度动力学模型,并对叉车三自由度动力学模型的结构特性进行了分析,证明了该模型具有稳定性,能控性和能观性,为后文提出稳定性控制和容错控制方法建立了夯实的基础。其次,应用模糊控制理论,实现了横摆角速度和质心侧偏角对理想横摆角速度和理想质心侧偏角的追踪。在分析横摆角速度和质心侧偏角对叉车操纵稳定性的重要影响的基础上,明确了以控制叉车质心侧偏角为0和拥有理想横摆角速度为控制目标,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角联合控制策略,设计了横摆角速度模糊控制器和质心侧偏角模糊控制器,有效提升了线控四轮独立转向电动叉车稳定性。最后,对传感器常见故障分类建模并分别提出针对性容错控制算法。以叉车横摆角速度传感器和质心侧偏角传感器为故障诊断和容错控制对象,分析了传感器常发生的故障类型,提出了基于滑模观测器的故障诊断和容错控制策略和基于滑模观测器状态反馈的传感器主动容错控制策略,有效保证了当叉车横摆角速度传感器和质心侧偏角传感器发生故障时,依然可以为线控四轮独立转向电动叉车的稳定性控制输出正确的信号,提升了叉车的系统可靠性。
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