双电机耦合驱动履带车辆传动系统功率流分析与转向控制

摘要

随着国家经济和军事的快速发展，履带车辆的市场需求持续增长，在电动汽车和混合动力汽车技术革新的带动下，电动化成为未来履带车辆的发展方向。目前研究的电传动履带车辆传动系统主要为双电机独立驱动方案，但这种传动方案在电机的功率利用率和转向时能量回收率方面存在明显不足。
　　本研究主要内容包括：①分析不同转向半径下传动系统的功率流和效率。为了系统全面地揭示该传动系统可能出现的功率流向，建立双行星排功率耦合机构的键合图模型。根据功率流判别依据，得出在不同工况条件下履带车辆传动系统的6种功率流向。根据基于键合图理论提出的行星轮系啮合效率计算方法，得到传动系统效率。研究表明该耦合机构能明显降低转向行驶时对两侧驱动电机的功率需求，且传动系统的齿轮啮合效率比较高。②建立基于MATLAB/simulink的双电机耦合驱动履带车辆仿真模型。通过对驱动系统需求的分析，选择采用基于空间矢量控制的永磁同步电机，建立电机驱动系统模块；依据键合图理论，得出传动系统的状态方程，完成传动系统的建模；根据履带车辆动力学和运动学理论，建立基于滑移和滑动的履带车辆动力学模块；完成双电机耦合驱动履带车辆的建模。③在对比分析履带车辆转向控制方案的基础上，提出针对双电机耦合驱动履带车辆的转矩-转速综合控制策略；对驾驶员输入信号进行定义和解析，完成履带车辆行驶转向控制策略设计。对等速式转向、降速式转向和升速式转向三种转向方式进行仿真研究。结果表明，等速式转向更加适合该耦合驱动履带车辆。④通过对加速和转向两个工况的仿真分析，验证模型的正确性。对比分析，得出双电机耦合驱动方案明显优于双电机独立驱动方案。通过对履带车辆不同转向行驶工况的仿真，交叉验证模型和功率流分析的正确性。分析了滑移对转向半径和直行稳定性的影响。

目录

1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2电传动履带车辆传动系统结构类型及其特点

1.3传动系统功率流及效率分析研究现状

1.4双电机驱动履带车辆转向控制研究现状

1.5本文主要研究内容

2 双电机耦合驱动履带车辆动力学分析

2.1双电机耦合驱动履带车辆传动系统简介

2.2履带车辆的纵向动力学

2.3履带车辆转向动力学

2.4本章小结

3 传动系统功率流分析

3.1键合图理论简介

3.2传动系统功率流分析

3.3机械传动装置效率分析

3.4本章小结

4 双电机耦合驱动履带车辆建模与转向控制策略设计

4.1履带车辆关键系统建模

4.2履带车辆转向控制策略设计

4.3转向方式的选择

4.4本章小结

5 仿真分析

5.1模型验证

5.2传动方案选择仿真分析

5.3不同转向工况仿真分析

5.4履带滑转滑移对转向控制的影响

5.5本章小结

6 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目