一种重载两级差动多轮全向车辆的多模式运动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种重载两级差动多轮全向车辆的多模式运动控制方法，包括：根据车辆全轮转向运动特点，设计多种运动模式；其中，多种运动模式包括普通模式、前转模式、后转模式、斜行模式、原地转圈模式、前摆模式、后摆模式、复位模式、90度模式和停车模式；建立一种基于坐标系的通用运动学模型，计算不同运动模式下每个轮组的目标转角及稳态电机速度；将多种运动模式分为动态模式和静态模式；其中，动态模式采用同步控制算法，保证轮组在相同的时间同步到达目标角度，静态模式采用快速响应控制算法，保证轮组快速到达目标角度。轮组转到目标角度后，车辆以稳态电机速度运动。

A multi-mode motion control method for heavy-duty two-stage differential multi wheel omnidirectional vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种重载两级差动多轮全向车辆的多模式运动控制方法
本专利技术涉及多轮驱动全向车辆控制
，具体涉及一种重载两级差动多轮全向车辆的多模式运动控制方法。
技术介绍
随着电动车技术的推广，越来越多的场地运输车辆开始采用两级差动全向驱动方式，车辆由多套舵轮总成构成，每个舵轮总成由两个驱动电机及回转盘构成，可通过两个驱动电机差动控制舵轮总成转向，从而实现整车转向中心的设定。两级差动多轮全向车辆通过电机差动实现单轮组转向，取消了传统的转向机构，车辆机构更紧凑，单位承载吨位更大。多轮全向的机构设计形式可实现整车转向中心的自由设置，车辆运动形式更灵活。但是同样增加了车辆运动控制的难度，尤其随着车辆的载重能力增大。车辆需要通过每个单轮组的差动控制实现整车轮组协同转向，同时需要处理车辆转向动作与驱动动作之间的耦合关系，并考虑车辆负载变化的动力学特性。目前该种形式车辆的控制方法常常采用简化车辆运动模式的方式进行控制，或者仅分析了车辆的运动学模型，没有给出有效的控制方法。无法满足重型车辆的控制需求，发挥车辆运动形式灵活的优势。<br>专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重载两级差动多轮全向车辆的多模式运动控制方法，其特征在于，包括：/n根据车辆全轮转向运动特点，设计多种运动模式，适用于不同的应用工况；/n建立一种基于坐标系的通用运动学模型，根据车辆实际约束计算不同运动模式下每个轮组的目标转角及稳态电机速度；/n根据运动学特点及应用工况，将多种所述运动模式分为动态模式和静态模式；/n所述动态模式采用同步控制算法，保证轮组在相同的时间同步到达所述目标角度；所述静态模式采用快速响应控制算法，保证轮组快速到达所述目标角度；轮组转到所述目标角度后，车辆以所述稳态电机速度运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种重载两级差动多轮全向车辆的多模式运动控制方法，其特征在于，包括：
根据车辆全轮转向运动特点，设计多种运动模式，适用于不同的应用工况；
建立一种基于坐标系的通用运动学模型，根据车辆实际约束计算不同运动模式下每个轮组的目标转角及稳态电机速度；
根据运动学特点及应用工况，将多种所述运动模式分为动态模式和静态模式；
所述动态模式采用同步控制算法，保证轮组在相同的时间同步到达所述目标角度；所述静态模式采用快速响应控制算法，保证轮组快速到达所述目标角度；轮组转到所述目标角度后，车辆以所述稳态电机速度运动。


2.如权利要求1所述的多模式运动控制方法，其特征在于，多种所述运动模式的设计满足阿克曼转向几何原理，不同的运动模式适应不同工况，针对不同的模式按照动态特性进行分类，基于运动学及动力学设计不同的控制方法。


3.如权利要求1所述的多模式运动控制方法，其特征在于，所述建立一种基于坐标系的通用运动学模型，考虑车辆实际约束计算不同运动模式下每个轮组的目标转角及稳态电机速度；包括：
以车辆几何中心为原点建立直角坐标系，以每个轮组的中心点Pij为参考点，其中i为轮组行标，j为轮组列标，由车辆轮组几何关系计算轮组坐标Pij(Xij,Yij)；
定义转角最大轮组的目标转角等同于遥控器输入的控制转角α；
根据阿克曼转向几何关系，已知最大转向轮组坐标及转角，计算转向中心坐标O(Xo,Yo)，计算每个轮组的目标转角αij；
定义车辆中心点速度等同于遥控器输入的控制速度V，由每个轮组的转角及轮组几何关系，计算每个轮组的目标速度Vij；
建立每个轮组的差动转向模型，计算轮组上左侧电机和右侧电机的稳态速度Vijl及VijR。


4.如权利要求3所述的多模式运动控制方法，其特征在于，所述动态模式采用同步控制算法，保证轮组在相同的时间同步到达所述目标角度；包括：
所述动态模式时车辆边行走边转向，在车辆在接到控制指令后，在相同时间内转到目标转角；所述控制转角α由遥控器左右方向手柄输入，范围为-90°到+90°，负角度代表逆时针旋转，正角度代表顺时针旋转；当手柄向左摇动时，减小α；当手柄向...

【专利技术属性】
技术研发人员：余佳，严东，李宁，
申请(专利权)人：湖北三江航天万山特种车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42