随着坦克装甲车辆最高速度和越野速度的大幅提高,其转向稳定性问题开始受到人们的重视。近年来机电复合传动技术发展迅速,本文研究的电传动履带车辆采用转向电机实现转向,与液压泵马达相比,电机转向具有响应快、控制精确等优点,为履带车辆实现更加优异的转向过程控制提供了更好的硬件基础。另一方面轮式车辆稳定性控制理论已经非常成熟,相关产品投入使用并受到消费市场的广泛认可,也为本文研究高速履带车辆转向提供良好的参考。因此本文将对高速机电复合传动履带车辆转向稳定控制展开研究。首先基于Matlab/Simulink软件,建立高精度的面向实时控制的履带车辆转向动力学模型。考虑两侧履带的滑转滑移和转向离心力,将车辆受力表达为履带与地面剪切位移的关系式。利用软件进行迭代求解,从而更加精确的模拟履带车辆转向动态过程。将该模型整合到机电复合传动系统模型中,建立目前装备该传动装置实验车辆所采用的转速控制策略。通过仿真实验,一方面还原转速控制策略下,实际履带车辆转向过程中可能产生的动态失稳现象并分析其中的原因;另一方面,总结转速控制策略下履带车辆转向稳态响应特性。为转向过程精确控制奠定基础。在上述分析基础上建立理想轨迹自适应PID跟踪控制策略,主要包括理想模型建立,失稳判断和转向电机补偿转矩的产生。以履带车辆线性二自由度转向模型为基础,通过调整模型参数,获得既符合驾驶员操作习惯又在实际履带车辆转向能力范围内的理想动态响应。根据实际转向角速度响应特点对履带车辆转向过程是否发生失稳进行判断;实际车辆采用转矩控制策略,转向电机转矩指令包括两部分,根据驾驶员输入和转矩控制策略得到的转向电机转矩和由自适应PID控制模块对比转向角速度响应参考值与实际转向角速度响应实际值产生的转向电机补偿转矩。为准确获得车辆实际转向角速度,本文采用转向角速度传感器测量实际信号的同时,利用卡尔曼滤波算法和固定增益算法对转向角速度估测,可以有效、及时地发现传感器的故障,为提高转向控制系统的可靠性和鲁棒性。分别在多种路面条件下,对比履带车辆在转速控制策略和理想轨迹自适应PID跟踪控制策略下的转向稳定性。仿真结果显示,随着驾驶员方向盘转角均匀增加,转速控制策略下当地面不能产生足够的侧向力支持时,车辆转向角速度会突然增加,进而导致侧滑速度突增和车辆失稳,而理想轨迹自适应PID跟踪控制策略下,车辆转向角速度终跟随驾驶员方向盘转角均匀变化,履带车辆转向稳定性大大提高。另一组仿真显示,履带车辆在受到地面阻力突变干扰时:理想轨迹自适应PID跟踪控制策略通过实时调整转向电机转矩,使车辆转向角速度保持在相对稳定范围,提高了车辆抵抗随机地面干扰的能力。而转速控制策略下,车辆抗干扰能力较差,驾驶员只有通过频繁调整方向盘转角才能保证车辆转向角速度响应的稳定,表明理想轨迹自适应PID跟踪控制策略可以取代部分驾驶员工作,显著减轻驾驶员操纵负担。