分布式水陆两栖车水上驱动系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式水陆两栖车水上驱动系统及控制方法，应用于水陆两栖车技术领域，能够提高水陆两栖车的稳定性能和转向性能，并且动力性能较高。该系统包括车辆状态检测模块，用于实时检测水陆两栖车的状态参数；控制模式切换模块，用于获取状态参数，根据状态参数确定控制模式需求；动力驱动模块，包括喷水推进器和螺旋桨，喷水推进器的输出方向可调节；螺旋桨设置于水陆两栖车的车体侧翼；控制模块，用于根据控制模式需求、状态参数和最优控制理论确定喷水推进器的第一推力和螺旋桨的第二推力，根据第一推力控制喷水推进器的运行状态，以及根据第二推力控制螺旋桨的运行状态。状态。状态。

Water drive system and control method of distributed amphibious vehicle

【技术实现步骤摘要】
分布式水陆两栖车水上驱动系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及水陆两栖车
，尤其涉及一种分布式水陆两栖车水上驱动系统及控制方法。

技术介绍

[0002]洪涝灾害的现场救援往往面临道路狭窄、岸彼环境复杂等问题。水陆两栖车兼具水上、陆地双重行驶性能，具有较好的环境适应性。因此，通过在水陆两栖车底盘上加装可折叠的上装平台以进行更多人员和物资转移的方式，具有非常重要的价值。相关技术中，水陆两栖车在水面行驶往往通过轮胎划水或者车尾的喷水推进器提供驱动力，对于上装平台完全展开的水上机动抢险平台，较小的力臂难以满足车辆转向的需求。此外，洪涝灾害现场的水面工况复杂，较大的水流速度易使车辆偏移航线。同时，顺水、逆水对车辆的驻车稳定性也具有较大的影响。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题的至少之一，本专利技术提出一种分布式水陆两栖车水上驱动系统及控制方法，能够提高水陆两栖车的稳定性能和转向性能，并且动力性能较高。
[0004]一方面，本专利技术实施例提供了一种分布式水陆两栖车水上驱动系统，包括：
[0005]车辆状态检测模块，所述车辆状态检测模块用于实时检测所述水陆两栖车的状态参数；
[0006]控制模式切换模块，所述控制模式切换模块用于获取所述状态参数，根据所述状态参数确定控制模式需求；
[0007]动力驱动模块，所述动力驱动模块包括喷水推进器和螺旋桨，所述喷水推进器的输出方向可调节；所述螺旋桨设置于所述水陆两栖车的车体侧翼；
[0008]控制模块，所述控制模块用于根据所述控制模式需求、所述状态参数和最优控制理论确定所述喷水推进器的第一推力和所述螺旋桨的第二推力，根据所述第一推力控制所述喷水推进器的运行状态，以及根据所述第二推力控制所述螺旋桨的运行状态。
[0009]根据本专利技术实施例的一种分布式水陆两栖车水上驱动系统，至少具有如下有益效果：本实施例先通过设置的车辆状态检测模块实时检测水陆两栖车的状态参数，再通过设置的控制模式切换模块根据获取到的状态参数，判断得到驾驶人员的控制模式需求，然后通过控制模块根据控制模式需求控制喷水推进器的输出动力，即第一推力，以及控制设置于水陆两栖车的车体侧翼的螺旋桨的输出动力，即第二推力，从而可以通过设置于水陆两栖车尾部的喷水推进器以及车体侧翼的螺旋桨组合工作的方式，提高水陆两栖车的动力性能和稳定性能，并且喷水推进器的输出方向可调节，能够进一步提高水陆两栖车的动力性能以及稳定性能，同时，通过设置于车体侧翼的螺旋桨，为水陆两栖车提供较好的转向力，从而提高水陆两栖车的转向性能。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述车辆状态检测模块包括：
[0011]方向盘转角传感器，所述方向盘转角传感器用于获取所述水陆两栖车的方向盘转角；
[0012]电磁测速计，所述电磁测速计设置于所述水陆两栖车的车头吃水线的下部位置，用于检测所述水陆两栖车在水中的纵向水流速度和侧向水流速度；
[0013]惯性传感器，所述惯性传感器设置于所述水陆两栖车的质心位置；
[0014]GPS传感器，所述GPS传感器设置于所述水陆两栖车的质心位置正上方或者正下方，所述GPS传感器用于与所述惯性传感器确定所述水陆两栖车的质心侧偏角；
[0015]陀螺仪，所述陀螺仪用于获取所述水陆两栖车横摆角速度。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述喷水推进器包括第一喷水推进器和第二喷水推进器，所述第一喷水推进器和所述第二喷水推进器均设置有喷泵电机和转舵伺服电机。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述螺旋桨包括第一螺旋桨和第二螺旋桨，所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨分别设置于所述水陆两栖车的两侧。
[0018]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种分布式水陆两栖车水上驱动控制方法，包括：
[0019]获取所述水陆两栖车的状态参数；
[0020]根据所述状态参数，确定控制模式需求；
[0021]根据所述控制模式需求，通过所述状态参数结合最优控制理论，确定喷水推进器的第一推力和螺旋桨的第二推力；
[0022]根据所述第一推力，控制所述喷水推进器的运行状态，以及根据所述第二推力，控制所述螺旋桨的运行状态。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述获取所述水陆两栖车的状态参数，包括：
[0024]获取所述水陆两栖车的方向盘转角、纵向水流速度、侧向水流速度、车速、车身加速度、质心侧偏角、横摆角速度以及挡位信息中的其中至少一个。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述控制模式需求包括直线行驶模式、转向行驶模式、驻车停驶模式以及倒车行驶模式中的其中至少一项；
[0026]所述根据所述状态参数，确定控制模式需求包括：
[0027]根据所述方向盘转角，确定所述控制模式需求；
[0028]或者，根据所述挡位信息，确定所述控制模式需求。
[0029]根据本专利技术的一些实施例，所述根据所述控制模式需求，通过所述状态参数结合最优控制理论，确定喷水推进器的第一推力和螺旋桨的第二推力，包括：
[0030]当根据所述方向盘转角确定所述控制模式需求为所述直线行驶模式时，根据所述车速、所述车身加速度以及纵向水流速度确定所述水陆两栖车的行驶阻力以及侧向水流等效作用力；根据所述行驶阻力以及所述侧向水流等效作用力对所述水陆两栖车进行受力分析，得到受力分析结果；根据所述受力分析结果，结合所述最优控制理论，确定所述第一推力和所述第二推力；
[0031]当根据所述方向盘转角确定所述控制模式需求为所述转向行驶模式时，根据所述车速和所述车身加速度，确定所述水陆两栖车的行驶阻力；根据所述方向盘转角和所述车速，确定期望横摆角速度；根据所述期望横摆角速度和所述质心侧偏角，确定期望横摆力矩；根据所述行驶阻力以及所述期望横摆力矩对所述水陆两栖车进行受力分析，得到受力
分析结果；根据所述受力分析结果，结合所述最优控制理论，确定所述第一推力和所述第二推力；
[0032]当根据所述挡位信息确定所述控制模式需求为所述驻车停驶模式时，根据所述纵向水流速度和所述侧向水流速度，确定水流作用力；根据所述水流作用力对所述水陆两栖车进行受力分析，得到受力分析结果；根据所述受力分析结果，结合所述最优控制理论，确定所述第一推力和所述第二推力；
[0033]当根据所述挡位信息确定所述控制模式需求为所述倒车行驶模式时，根据所述车速和所述车身加速度，确定所述水陆两栖车的行驶阻力；根据所述方向盘转角和所述车速，确定期望横摆角速度；根据所述期望横摆角速度和所述质心侧偏角，确定期望横摆力矩；根据所述行驶阻力以及所述期望横摆力矩对所述水陆两栖车进行受力分析，得到受力分析结果；根据所述受力分析结果，结合所述最优控制理论，确定所述第三推力和所述第四推力；其中，所述第三推力为喷水推进器反喷产生的作用力，所述第四推力为所述螺旋桨反转产生的作用力。
[0034]根据本专利技术的一些实施例，所述根据所述纵向水流速度和所述侧向水流速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式水陆两栖车水上驱动系统，其特征在于，包括：车辆状态检测模块，所述车辆状态检测模块用于实时检测所述水陆两栖车的状态参数；控制模式切换模块，所述控制模式切换模块用于获取所述状态参数，根据所述状态参数确定控制模式需求；动力驱动模块，所述动力驱动模块包括喷水推进器和螺旋桨，所述喷水推进器的输出方向可调节；所述螺旋桨设置于所述水陆两栖车的车体侧翼；控制模块，所述控制模块用于根据所述控制模式需求、所述状态参数和最优控制理论确定所述喷水推进器的第一推力和所述螺旋桨的第二推力，根据所述第一推力控制所述喷水推进器的运行状态，以及根据所述第二推力控制所述螺旋桨的运行状态。2.根据权利要求1所述的分布式水陆两栖车水上驱动系统，其特征在于，所述车辆状态检测模块包括：方向盘转角传感器，所述方向盘转角传感器用于获取所述水陆两栖车的方向盘转角；电磁测速计，所述电磁测速计设置于所述水陆两栖车的车头吃水线的下部位置，用于检测所述水陆两栖车在水中的纵向水流速度和侧向水流速度；惯性传感器，所述惯性传感器设置于所述水陆两栖车的质心位置；GPS传感器，所述GPS传感器设置于所述水陆两栖车的质心位置正上方或者正下方，所述GPS传感器用于与所述惯性传感器确定所述水陆两栖车的质心侧偏角；陀螺仪，所述陀螺仪用于获取所述水陆两栖车横摆角速度。3.根据权利要求1所述的分布式水陆两栖车水上驱动系统，其特征在于，所述喷水推进器包括第一喷水推进器和第二喷水推进器，所述第一喷水推进器和所述第二喷水推进器均设置有喷泵电机和转舵伺服电机。4.根据权利要求1所述的分布式水陆两栖车水上驱动系统，其特征在于，所述螺旋桨包括第一螺旋桨和第二螺旋桨，所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨分别设置于所述水陆两栖车的两侧。5.一种分布式水陆两栖车水上驱动控制方法，其特征在于，包括：获取所述水陆两栖车的状态参数；根据所述状态参数，确定控制模式需求；根据所述控制模式需求，通过所述状态参数结合最优控制理论，确定喷水推进器的第一推力和螺旋桨的第二推力；根据所述第一推力，控制所述喷水推进器的运行状态，以及根据所述第二推力，控制所述螺旋桨的运行状态。6.根据权利要求5所述的分布式水陆两栖车水上驱动控制方法，其特征在于，所述获取所述水陆两栖车的状态参数，包括：获取所述水陆两栖车的方向盘转角、纵向水流速度、侧向水流速度、车速、车身加速度、质心侧偏角、横摆角速度以及挡位信息中的其中至少一个。7.根据权利要求6所述的分布式水陆两栖车水上驱动控制方法，其特征在于，所述控制模式需求包括直线行驶模式、转向行驶模式、驻车停驶模式以及倒车行驶模式中的其中至少一项；
所述根据所述状态参数，确定控制模式需求包括：根据所述方向盘转角，确定所述控制模式需求；或者，根据所述挡位信息，确定所述控制模式需求。8.根据权利要求7所述的分布式水陆两栖车水上驱动控制方法，其特征在于，所述根据所述控制模式需求，通过所述状态参数结合最优控制理论，确定喷水推进器的第一推力和螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：付翔，王玉新，万佳琦，刘泽轩，唐茂家，谭雨豪，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：