多轴车辆全轮转向仿真分析与实验验证

摘要

多轴转向技术能够提高车辆在低速转向的机动灵活型，在较高速度下也能明显改善其稳定性。但相对国外的成熟多轴转向技术而言，国内的多轴转向还处在初级阶段。目前大多研究都把重点放在了速度提高后车辆的稳定性上面，对多轴车极低车速下大转角转向行驶这一特殊状况，没有进行更深入的研究。此外，理论研究的验证大多还停留在理论仿真阶段而缺乏真正的实验验证，这也制约了该技术的发展。
　　鉴于目前的状况，本文以三轴车为例，对极低车速大转角转向进行了深入研究，并根据要实现的功能制成三轴实验模型样车，用来对各种控制策略进行实验验证，弥补仿真验证的不足。具体研究工作如下：
　　（1）针对一般情况下的转向建立二自由度模型并推导微分方程，并对其稳定性进行了仿真分析验证。在极低车速大转角转向条件下提出了最小转弯半径的控制策略，并仿真分析验证。
　　（2）以完成实车实验验证为目的，改装模型车为三轴转向的实验样车。根据对理论的了解，选用不同的机构来搭建小车，最后制成能实现三轴转向的三轴模型车。
　　（3）采用模块化思想设计整个控制电路，根据实现的功能选用芯片，最后制作出控制电路板。对软件部分采用模块化编程，选择合适的函数语句编写相关程序，并将控制中应用到的控制策略转化成相关程序供调用。
　　（4）用实车实验验证理论研究的成果，先利用模型车的动力学参数仿真分析，然后通过实验验证各种工况下不同的控制策略。最后在极低速大转向条件下对比验证最小转弯半径控制和零质心侧偏角控制下小车的转向轨迹，最终验证理论研究可行。
　　通过理论仿真以及实验验证得出结论：在极低车速下大转角转向时，以最小转弯半径为控制目标的控制策略能够有效的提高多轴转向车辆的机动灵活性。另外，实验证明多轴转向实验模型车能够很好的完成实验需要，对理论研究起到了很好的补充作用。

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第一章 绪论

1 .1 课题的研究背景与意义

1 .2 国内外研究现状

1 .3 论文主要研究内容

第二章 三轴全轮转向车辆的操纵稳定性仿真分析

2 .1 三轴汽车全轮转向二自由度模型

2 .2 三轴汽车全轮转向模型的运动微分方程

2 .3 三轴全轮转向车辆在不同转向模式下的控制策略

2.4 本章小结

第三章 模型车辆的设计

3 .1 模型车的元件选择及应用

3 .2 模型车的组装以及注意事项

3 .3 模型车工作原理

3 .4 本章小结

第四章 模型车的硬件电路设计

4 .1 主控系统

4 .2 电源电路模块

4 .3 遥控及电机相关模块

4 .4 电路板设计中的注意事项

4 .5 本章小结

第五章 模型车的软件系统设计

5 .1 控制系统编程软件介绍

5 .2 遥控模块程序编写

5 .3 电机的控制

5 .4 转向选择程序设计

5 .5 编程及数据下载注意事项

5 .6 本章小结

第六章 实验车辆的仿真分析与实验验证

6 .1 实验车辆的动力学参数

6 .2 实验车辆的仿真分析

6 .3 实验车辆的实车实验验证

6 .4 本章小结

第七章 全文总结与展望

7 .1 工作总结

7 .2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要参与的项目及发表的论文及专利