履带无人平台坡道辅助控制策略研究

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电驱动履带无人平台具有操纵灵活、驱动转矩响应快、具备自主驾驶能力等优势,是一种新型的无人平台。目前履带无人平台的使用模式为远程遥控加短时自主的模式,由于通信延迟、图像不清晰等问题,容易造成驾驶员操纵失误,尤其在大坡道工况下经常发生溜坡、侧滑等安全事故。针对坡道安全问题,论文提出履带无人平台坡道辅助控制系统,并设计前馈加反馈的控制策略进行坡道辅助控制研究。论文首先在参考混合动力汽车坡道辅助控制策略的基础上,针对履带无人平台远程遥控模式下的操控问题,开展坡道起步控制系统的设计,融合操纵信号解释、车辆状态实时采集、整车运动模式划分、能量管理、行驶控制等功能,同时包含故障诊断与处理。考虑到坡道环境的复杂多样、操纵员操纵信息抖动、车辆状态变化难以准确预测等控制难点,重点分析操纵行为、车辆动力学特性等,对操纵行为进行识别,对车辆运行模式进行精准判断和划分,设计坡道辅助控制模式的进入、退出判断条件。通过对影响履带无人平台坡道安全的因素进行分析,根据划分的运行模式,设计前馈加反馈的转矩协调控制策略,前馈控制采用基于逻辑规则的方法,实时计算坡道辅助最小需求转矩;反馈方法首先采用自抗扰控制技术方法,实现坡道辅助控制功能;针对自抗扰控制(ADRC)方法中存在的对车辆结构系统参数不确定性干扰的抵抗能力不强等问题,将滑模方法和最优调节相结合,设计一种新的坡道辅助控制算法,并根据算法特性分析来确定控制算法参数的取值范围,以满足克服车辆系统非线性和结构参数不确定性的要求,保证控制量的光滑平稳变化,增强该算法的实用性。为了能够更为准确的验证所开发的坡道辅助控制系统功能,搭建履带车辆多自由度车辆动力学系统模型,对履带无人平台坡道起步控制系统在不同工况下的控制效果进行仿真验证。以搭建的双侧独立驱动履带无人平台为试验车,在原有整车控制系统的基础上开发坡道起步控制系统模型,设计相应的实车实验工况,对提出的控制方法进行实验验证。通过对实验结果进行分析和对比,证明该控制方法在改善大坡道起步性能方面的合理性和有效性。
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