电动全向行驶侧面叉车转向方式的性能分析研究

摘要

随着工程实际对叉车不断提出新的要求，普通叉车已经不能满足特殊物资、特殊场合、特殊领域的装卸搬运需求，全向行驶侧面叉车的出现解决了诸如易燃易爆的长体物资，在狭窄高密度存储环境下的高效灵活作业的难题，该类型叉车集叉装、吊装、短距离搬运功能于一体，以防爆蓄电池为能源，具有转向灵活、转向精度高、可操控性强、结构简单成本低、环境适应能力强等特点。本文所研究的全向行驶技术，能够使侧面叉车在车体不转动的情况下实现直行、横行、斜行等，同时也可以实现原地转向(即零转弯半径)，该项技术使得该型叉车能在狭小空间或巷道进行堆砌作业，从而有效地提高了叉车的机动性灵活性和工作效率。
　　本研究主要内容包括：⑴分析全向行驶侧面叉车的结构组成，提出该叉车主要性能要求，确定整车的转向模式，并推导出四轮转角的几何关系式。在建立整车的动力学模型方面，基于PAC2002轮胎模型，建立了包含侧倾自由度在内的全向行驶侧面叉车三自由度动力学模型，提高了模型的精度又不至于太过复杂。同时利用Simulink建立了从局部到整车的仿真模型。⑵对全向行驶侧面叉车液压转向方案进行设计，将流量分配技术（LUDV）应用于液压转向系统，通过搭建单组液压转向系统的数学模型，对系统的动态性能进行仿真分析。单纯采用常规 PID控制对系统进行校正虽然性能有所提升但仍然不能满足要求，因此将模糊控制策略融入PID控制设计出模糊PID控制器，使液压转向系统的动态响应性能得到改善，减小了超调和震荡，系统的响应速度也得到显著。⑶对全向行驶侧面叉车电动转向方案的结构及其工作原理进行设计研究，将无刷直流电机应用于转向驱动一体轮中，建立电动转向系统的动力学模型，同时采用传统PID和PWM调制联合的控制策略，利用Simulink软件对电动转向系统进行仿真分析其动态响应性能。⑷对两种转向系统的动态响应性能进行对比，并利用AMESim建立模型仿真分析两种系统的转向精度，充分对比两种系统转向性能的优劣，为侧面叉车转向系统的选用提供了理论的指导。

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第1章 绪论

1.1 课题的来源和背景

1.2 全向行驶侧面叉车的整体结构

1.3 全向行驶技术的研究现状

1.4 本文研究目标与方法

1.5 本文的研究内容

1.6 本章小结

第2章 全向行驶电动侧叉转向系统动力学模型

2.1 全向行驶电动侧叉的参数

2.2 全向行驶电动侧叉的转向方式

2.3 全向行驶侧叉三自由度模型建立

2.4 本章小结

第3章 液压转向系统的设计

3.1 液压转向系统的分析设计

3.2 电液比例转向系统的数学分析与建模

3.3 液压转向系统的仿真及结果

3.4 本章小结

第4章 基于模糊PID控制的液压转向系统控制方法研究

4.1 常规PID控制器对转向系统的校正简析

4.2 模糊PID控制方法研究

4.3 全向行驶侧面叉车液压转向系统模糊PID控制器设计

4.4 液压转向模糊PID控制系统的仿真分析

4.5 本章小结

第5章 电动转向系统的设计研究

5.1 电动转向系统的分析设计

5.2 转向系统的数学分析与建模

5.3 电动转向控制算法研究

5.4 本章小结

第6章液压转向系统与电动转向系统对比分析

6.1 转向方式性能对比分析

6.2 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献