登高车路径偏移控制系统的设计及实验分析,  肇庆登高车租赁, 肇庆登高车出租, 肇庆登高车公司  登高车的路径偏移控制系统设计中，通过对速度和转向进行控制达到路径偏移控制的目的。速度控制通过油门开度实现，转向控制通过转向液压机构实现；对其速度的控制只是影响其在期望路径上沿前进方向距离的变化；而转向控制则影响运动方向，如果控制不好会使其脱离期望路径，失去控制，造成翻车等重大事故。在路径偏移控制平台搭建时，采用电机来驱动方向盘，模拟驾驶员转动方向盘控制其。在路径偏移控制中，给定期望运动路径，车体上安装有惯性传感器，测量实际角度、位置、角速度、速度等初始参数，计算得到路径偏移的误差，应用抗饱和控制算法对路径偏移误差进行控制，得到控制输入和输出，然后把控制输入通过计算变成方向盘的转角，最后通过驱动电机调整方向盘使液压转向机构对其运动方向进行调整，基本的控制流程.   对登高车路径偏移控制进行实验测试验证抗饱和控制算法的实际应用效果，设计的抗饱和控制器，在后车体靠近后桥处安装有带GPS的陀螺仪采集位移、角度、速度、角速度等参数，分别对其在无控制下和饱和控制算法下的路径偏移误差进行了对比研究，期望运动路径分别为圆和直线，具体如下：期望路径为半径为0m的圆，前车体和后车体初始保持固定的转向角，使其在水平路面做圆周运动，当其不加控制时，用GPS记录其运动一周的轨迹。采用饱和控制算法后，用GPS记录其运动一周的轨迹，可得两次的运动轨迹.设期望路径为直线，前车体和后车体初始时无转向角，当其不加控制时，用GPS记录其运动的轨迹。采用饱和控制算法后，用GPS记录其运动的轨迹，可得两次的运动轨迹, 其在运动初始时，给定输入参数，根据误差运动学方程可知，路径偏移系统的动力学模型是临界稳定的，但是由于其在运动过程中存在扰动。

  

     主要研究了登高车的路径偏移控制问题，建立了其路径偏移控制系统的误差动力学模型，并对系统进行了能控性分析，考虑到在控制中执行机构会存在饱和现象，针对误差动力学模型的特点，采用反步法设计了系统的抗饱和控制器，并通过其路径偏移控制的仿真和实验对比，验证了设计的抗饱和控制器的有效性。

     登高车相比普通的铰接式其，地形适应能力强，功能上可扩展性好，可以应用到很多的领域，有着巨大的发展前景。全面了解登高车的性能，实现无人化操作，需要分析运动学、动力学特性，研究越障稳定性和控制方法。 登高车的前后车体之间存在摆动，车轮和地面的接触属于三维空间，而普通的铰接式其轮地接触都在同一个平面内，因此本文中采用了多刚体动力学方法，建立了其在三维空间下运动时的动力学模型。因为其在越障过程中姿态变化明显，液压转向机构的柔性会对动力学性能产生影响，在动力学建模中，加入了液压转向机构的柔性动力学模型；.登高车的越障稳定性是重要性能指标，在动力学模型基础上进行了稳定性分析，在稳定性分析中采用了横向载荷转移率（LTR）作为其动态稳定性的判据，分析了其在通过不同的障碍时，在不同的坡角、不同的转向速度、转向角下横向载荷转移率的变化，并通过越障稳定性实验对仿真分析结果进行了验证；

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     3.在登高车越障实验中，发现其在越障时存在运动方向偏移现象；针对这一现象，建立了登高车在三维空间下的运动学模型，通过其越障时的运动学模型对其越障偏移现象进行了理论推导、仿真和实验验证，并分析得到了其在越障时产生偏移运动的原因为前车桥和后车桥之间的纵向摆动；因为多数铰接式工程其都存在前车桥和后车桥的摆动自由度，所以这一分析方法和结论具有通用性；

    4.登高车采用无人操控的方式可应用于危险环境、提高生产效率，有着广阔的应用前景。本文采用了多刚体运动学方法建立了铰接式工程运动误差动力学模型，用于研究路径偏移控制。在设计控制算法时，考虑了控制输入的饱和问题，通过反步法（kstepping）设计了其路径偏移控制时的抗饱和控制算法，通过仿真分析和实验验证了抗饱和控制算法的有效性。067.创新点.提出了三维空间下的登高车越障动力学模型，应用多刚体动力学理论，结合拉格朗日方法与达朗贝尔原理，同时考虑在越障时液压转向机构的柔性对动力学性能的影响，增加了液压转向机构的柔性动力学模型，建立了七自由度动力学模型，为稳定性分析奠定了理论基础；.提出了前后桥摆动的铰接式其越障运动偏移原理。应用多刚体运动学理论，建立了登高车越障运动时的运动学模型，从理论上分析了其越障偏移产生的原因，并通过仿真分析和实验验证了理论分析的正确性；因为铰接式前后桥摆动是其产生运动偏移的原因，因此，本文采用的分析方法和结论对于前后桥摆动的铰接式其具有通用性；3.在工程应用中，控制饱和现象是普遍存在的，因此在登高车的路径偏移控制中考虑了控制输入的饱和现象，反步法由于适应性好，不用消除系统的非线性，在非线性控制器设计中应用较多，所以本文采用反步法设计了其在路径偏移控制中的抗饱和控制器，使设计的控制器更贴近于真实的物理模型，更具实际应用价值，并且通过仿真分析和实验对抗饱和控制器进行了分析和验证，证明了设计的抗饱和控制器的有效性。

     建立了登高车的动力学模型和其越障稳定性判别方法，在后续研究中，可以把这些研究成果应用在实际的其上，建立倾翻预警系统模型，实现其在越障时的倾翻预警；.本文未分析登高车在挖掘时挖掘力对其稳定性的影响，也没有分析其在挖掘后整车移动运送挖掘物时动态稳定性，实际上，其在挖掘时挖掘力对其受力具有一定的影响，而其移动中运送挖掘物也会使质心位置产生变化，受力状态发生改变，可以综合考虑上述因素完善对其稳定性的分析方法；3.登高车的路径偏移控制误差模型中，对受力和运动状态做了很多简化，如忽略了滑移、滑转、轮胎侧偏、液压转向机构的柔性等，路径偏移控制实验也是在比较平坦的地形下进行的，下一步可分析以上因素对路径偏移误差的影响，对路径偏移控制的抗饱和控制器进行优化，开展在复杂地形下越障时的路径偏移控制实验。

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