一种多铰连车辆协同控制方法技术

本发明专利技术涉及一种多铰连车辆协同控制方法。所述多铰连车辆包括行驶于首位的领航车和若干辆跟随车。多铰连车辆所有车轮中，领航车前轮及所有车辆后轮为主转向轮，其余车轮为从转向轮。在多铰连车辆行驶时，领航车前轮由驾驶员控制转向，其余主转向轮均跟随领航车前轮轨迹行驶，并据此确定其转向角。所述各从转向轮依据各车辆速度瞬心确定其转向角。多铰连车辆制动时，从前至后依次增加各车辆制动强度，避免车辆间发生冲击碰撞。本发明专利技术可有效的保障多铰连车辆同轨迹行驶，避免受力扭曲，防止车辆间发生碰撞冲击，保持车辆协同稳定运行。保持车辆协同稳定运行。保持车辆协同稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种多铰连车辆协同控制方法


[0001]本专利技术涉及车辆工程
，特别涉及一种多铰连车辆协同控制方法。

技术介绍

[0002]本专利技术所述的多铰连车辆是指无需任何形式的轨道，通过对各个车轮转向角的自动控制可实现车辆同轨迹成列行驶。
[0003]理想状态下，我们期望多铰连车辆的各车辆均能运行于同一轨迹。但根据多铰连车辆的运动学原理，除多铰连车辆直线行驶等少数情况外，多数情况下均难以实现所有车轮行驶于同一轨迹，即便多铰连车辆运行于固定的圆周轨迹，也不一定能保证所有车轮均能协同运行于同一轨迹而不发生车辆受力扭曲和车轮侧滑。对于拥有多个车轴的车辆（车厢），若要保证多铰连车辆行驶过程中保持各车辆运动协同，不发生车辆受力扭曲和车轮侧向滑移，不能通过使多铰连车辆同侧所有车轮沿同一轨迹行驶的方法对车轮转向角进行控制。另外，为避免车辆制动时发生前后车辆的冲击碰撞，造成陀螺仪、加速度计等车载高精度传感器受到干扰，影响测量精度，需要对各车辆的制动强度进行合理控制。因此对车辆的实际运动特性进行深入分析，保持各车辆运动协同，防止车辆受力扭曲、车辆间发生冲击碰撞是车辆控制的关键。
[0004]在满足多铰连车辆各车辆运行轨迹基本一致的基础上，防止车辆受力扭曲、车辆间发生冲击碰撞，本专利技术提出了一种多铰连车辆协同控制方法，以解决现有技术存在的问题。经检索，未发现与本专利技术相同或相似的技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是：提供一种多铰连车辆协同控制方法，以保障多铰连车辆能够同轨迹行驶、避免发生车辆受力扭曲、车辆间碰撞冲击等影响车辆正常运行的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种多铰连车辆协同控制方法，其特征在于，定义所述多铰连车辆各车辆中，行驶于首位的为领航车、其余车辆为跟随车；所述多铰连车辆的所有车轮均具有转向功能，定义领航车的前轮、后轮以及各跟随车的后轮为主转向轮，多铰连车辆其余车轮均为从转向轮；第一步，确定所述各主转向轮的转向角：多铰连车辆行驶时，领航车前轮主转向轮由驾驶员控制转向并确定其转向角，所述任一车辆的后轮主转向轮均需跟随所述领航车前轮轨迹行驶，并据此确定该后轮主转向轮的转向角；第二步，确定领航车任一从转向轮转向角：所述领航车任一从转向轮应与领航车前后两个主转向轮具有相同的速度瞬心，并据此确定该从转向轮的转向角；第三步，确定各跟随车任一从转向轮转向角：所述跟随车任一从转向轮应与该跟随车前铰接点及该跟随车后轮主转向轮具有相同的速度瞬心，并据此确定该从转向轮的转向角。
[0007]优选的，定义多铰连车辆中，领航车为车辆V0，第1节跟随车为车辆V1，第2节跟随车
为车辆V2，第n节跟随车为车辆V
n
，n取自然数1，2，
…
，n；车辆V0、V1铰接于点P1，铰接角为α1；车辆V1、V2铰接于点P2，铰接角为α2；车辆V
n
‑1、V
n
铰接于点P
n
，铰接角为α
n
；领航车前轮主转向轮为W
00
，后轮主转向轮为W
02
；跟随车V
n
的后轮主转向轮为W
n2
；领航车V0任一从转向轮为W
01
，跟随车V
n
任一从转向轮为W
n1
；（1）领航车任一从转向轮转向角的具体确定方法，所述领航车V0任一从转向轮为W
01
，所述领航车前后两个主转向轮分别为W
00
和W
02
；车轮W
00
、W
01
、W
02
的车轮轴线分别为A
00
、A
01
、A
02
，几何中心分别为C
00
、C
01
、C
02
，转向角分别为θ
00
、θ
01
、θ
02
；为使领航车各车轮能够保持运动协同，则车轮W
00
、W
01
、W
02
应该具有相同的速度瞬心，各车轮的速度方向应与其车轮方向一致，车轮轴线A
00
、A
01
、A
02
的延长线应相交于速度瞬心O0；多铰连车辆行驶时，领航车前轮主转向轮W
00
由驾驶员控制并确定其转向角θ
00
，所述领航车后轮主转向轮W
02
跟随领航车前轮主转向轮W
00
轨迹S行驶，并据此确定领航车后轮主转向轮W
02
的转向角θ
02
；当领航车前后两主转向轮W
00
、W
02
的转向角θ
00
、θ
02
确定后，根据上述几何关系、车身尺寸链可解算出所述领航车V0任一从转向轮W
01
的转向角θ
01
；（2）跟随车任一从转向轮转向角的具体确定方法，所述第1辆跟随车V1任一从转向轮为W
11
，该跟随车后轮主转向轮为W
12
；车轮W
11
、W
12
的轴线分别为A
11
、A
12
，几何中心分别为C
11
、C
12
，车轮转向角分别为θ
11
、θ
12
；由于O0是车辆V0的速度瞬心，因此铰接点P1的速度方向与直线P1O0垂直；又因为铰接点P1同时属于车辆V0和V1，必有车辆V1的速度瞬心在点P1的速度垂线P1O0上；延长P1O0、A
12
相交于点O1，若要保持车辆V1任一从转向轮W
11
与W
12
及铰接点P1的运动协同，则必有O1是车辆V1的速度瞬心， 车轮轴线A
11
延长线应通过速度瞬心O1；多铰连车辆行驶时，跟随车V1后轮主转向轮W
12
跟随领航车前轮轨迹S行驶，并据此确定其转向角θ
12
；根据上述几何关系及车身尺寸可解算出跟随车V1任一从转向轮W
11
的转向角θ
11
；依此类推，可依次确定第n节跟随车V
n
任一从转向轮W
n1
的转向角θ
n1
。
[0008]优选的，上述步骤（1）中，领航车任一从转向轮W
01
转向角θ
01
的具体解算方法为：设R
01
=O0C
01
；R
02
= O0C
02
；根据几何关系，车身尺寸和参数θ
00
、θ
02
可以推算出R
01
、R
02
的值；根据正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多铰连车辆协同控制方法，其特征在于，定义所述多铰连车辆各车辆中，行驶于首位的为领航车、其余车辆为跟随车；所述多铰连车辆的所有车轮均具有转向功能，定义领航车的前轮、后轮以及各跟随车的后轮为主转向轮，多铰连车辆其余车轮均为从转向轮；第一步，确定所述各主转向轮的转向角：多铰连车辆行驶时，领航车前轮主转向轮由驾驶员控制转向并确定其转向角，所述任一车辆的后轮主转向轮均需跟随所述领航车前轮轨迹行驶，并据此确定该后轮主转向轮的转向角；第二步，确定领航车任一从转向轮转向角：所述领航车任一从转向轮应与领航车前后两个主转向轮具有相同的速度瞬心，并据此确定该从转向轮的转向角；第三步，确定各跟随车任一从转向轮转向角：所述跟随车任一从转向轮应与该跟随车前铰接点及该跟随车后轮主转向轮具有相同的速度瞬心，并据此确定该从转向轮的转向角。2.根据权利要求1所述的一种多铰连车辆协同控制方法，其特征在于，第二步、第三步中，确定领航车及跟随车任一从转向轮转向角的具体方法为：定义多铰连车辆中，领航车为车辆V0，第1节跟随车为车辆V1，第2节跟随车为车辆V2，第n节跟随车为车辆V
n
，n取自然数1，2，
…
，n；车辆V0、V1铰接于点P1，铰接角为α1；车辆V1、V2铰接于点P2，铰接角为α2；车辆V
n
‑1、V
n
铰接于点P
n
，铰接角为α
n
；领航车前轮主转向轮为W
00
，后轮主转向轮为W
02
；跟随车V
n
的后轮主转向轮为W
n2
；领航车V0任一从转向轮为W
01
，跟随车V
n
任一从转向轮为W
n1
；（1）领航车任一从转向轮转向角的具体确定方法，所述领航车V0任一从转向轮为W
01
，所述领航车前后两个主转向轮分别为W
00
和W
02
；车轮W
00
、W
01
、W
02
的车轮轴线分别为A
00
、A
01
、A
02
，几何中心分别为C
00
、C
01
、C
02
，转向角分别为θ
00
、θ
01
、θ
02
；为使领航车各车轮能够保持运动协同，则车轮W
00
、W
01
、W
02
应该具有相同的速度瞬心，各车轮的速度方向应与其车轮方向一致，车轮轴线A
00
、A
01
、A
02
的延长线应相交于速度瞬心O0；多铰连车辆行驶时，领航车前轮主转向轮W
00
由驾驶员控制并确定其转向角θ
00
，所述领航车后轮主转向轮W
02
跟随领航车前轮主转向轮W
00
轨迹S行驶，并据此确定领航车后轮主转向轮W
02
的转向角θ
02
；当领航车前后两主转向轮W
00
、W
02
的转向角θ
00
、θ
02
确定后，根据上述几何关系、车身尺寸链可解算出所述领航车V0任一从转向轮W
01
的转向角θ
01
；（2）跟随车任一从转向轮转向角的具体确定方法，所述第1辆跟随车V1任一从转向轮为W
11
，该跟随车后轮主转向轮为W
12
；车轮W
11
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘滨，郭洁琼，
申请(专利权)人：苏州立方元智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：