【技术实现步骤摘要】
本申请涉及多轴智能底盘转向系统协同设计，特别是涉及一种多轴智能底盘的转向系统协同设计方法。
技术介绍
1、近年来，随着线控智能车辆的发展，在多轴特种工程车辆转向系统设计领域，对于操纵稳定性和机械传动效率等性能需求愈来愈高。转向硬点设计特别是正向设计，包含硬点布置设计和硬点性能校核两大部分；目前已有的转向连杆硬点设计方法主要分为两类：一种基于已有的拓扑结构绘制二维或者三维图形，运用机械原理的方法构建优化方程式，使用梯度类或者启发式优化算法求解；另一种在对标车辆或工程师经验设定的初始硬点点位基础上，使用adams虚拟仿真或k&c试验台求解一组doe拉丁立方性能数据，依据试验结果优化点位。无论是齿轮齿条式还是摇臂式，通过转向器和导向杆系传导方向盘的控制输入，实现两侧车轮速度瞬心聚焦于同一位置，让车辆在转向时车轮做纯滚动，在减少损耗的同时提高操纵稳定性。
2、现有的多轴汽车转向硬点布置方法，在大转角范围下精度不高，只能在0~24度的常规范围内实现±0.5度精度的控制。设计专型专用，每种连杆优化公式都得单独构建优化方程式，同样属于前轮齿轮齿条转向连杆优化的问题，梯形臂与横拉杆铰支点在车轮x-z平面内侧/外侧，优化公式均需要单独建立；转向连杆拓扑类型固定，没有新构型产生。同时，传统硬点设计忽略了机械传动效率的需求，不利于节能。
技术实现思路
1、基于此，针对上述问题，有必要填补多轴智能底盘转向系统的控制精度和机械效率协同设计这一空缺，提供一种能够在只有设计域范围、汽车轴距轮
2、本专利技术提供了一种多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，该方法包括：
3、s1；测量目标多轴车辆智能底盘的轮距以及各轴轴距值，并根据轮距以及各轴轴距值推导出当前车辆的阿克曼转角公式；
4、s2：获取目标多轴车辆的车架信息以及悬置悬架信息，基于车架信息和悬置悬架信息确定转向连杆的设计域范围，并在设计域中划定网格；
5、s3：基于用户需求确定转向器的激励类型，基于激励类型在网格中设定变量，搭建初始拓扑网络模型；
6、s4：基于网格中刚性块的坐标与初始拓扑网络模型的坐标，计算模型整体的状态参量；
7、s5：通过网格中弹簧坐标矢量，计算弹簧长度，进而计算每根弹簧的存储内能；基于所述存储内能，并通过准静态平衡方程求解出当前状态参量下能量最小的位置分布；
8、s6：计算运动周期间平均传递功率；并以运动周期间平均传递功率最大化为目标函数，以当前车辆的阿克曼转角公式为约束条件，以输入的刚性快形变系数以及弹簧刚度系数为优化变量；
9、s7：采用移动渐进线梯度求解器迭代求解目标函数和约束条件对于两类优化变量的灵敏度，直至两次迭代间目标函数差距小于预设限值，输出转向系统连杆构型。
10、优选的，当前车辆的阿克曼转角公式包括前轮阿克曼转角公式，表达式为：
11、；
12、其中，为理想内轮转角， α为转向轴外轮转角， w b为轮距， t r为轴距。
13、优选的，基于车架信息和悬置悬架信息确定两侧车轮、悬架以及转向系统中其它装置的安装空间，剩余的安装空间即为转向连杆的设计域范围，所述转向连杆的设计域范围小于所述轮距。
14、优选的，所述在设计域中划定网格包括：将所述设计域均匀划分成多个相等尺寸的长方形网格。
15、优选的，s4中，还包括：通过simp方法对设定的变量进行插值，插值公式为：
16、，；
17、其中， k i表示第 i个弹簧的刚度系数， q为惩罚系数，为第i个弹簧的刚度设计参量； n k为模型中弹簧的总数目。
18、优选的，变量包括刚性网格间连接弹簧的变形参量、网格对地锚固弹簧的变形参量、可变形网格节点的变形参量。
19、优选的，模型整体的状态参量的表达式为：
20、，；
21、其中，为刚性块局部坐标系相对于地面坐标系逆时针旋转的角度；x、y分别表示刚性块中心在地面坐标系下的位置矢量，t表示转置。
22、优选的，通过准静态平衡方程求解出当前状态参量下能量最小的位置分布，准静态平衡方程的表达式为：
23、；
24、其中，表示当前的状态参量；表示能量最小的位置分布函数； n b为刚性块的总数目；为系统弹簧所储存的内能；为系统向外界输出的虚拟功。
25、优选的，运动周期间平均传递功率的计算公式为：
26、；
27、，；
28、；
29、其中，为运动周期间平均传递功率， m为虚拟输入转矩； w out为末端执行器输出功； w inp表示系统所有的能量；表示当前所进行仿真的时刻；表示仿真所需的总时间步，表示系统弹簧所储存的内能。
30、有益效果：该方法使用运动学拓扑原理，采用mma（移动渐进线）梯度求解器迭代优化，能够实现多轴大转角范围高精度协调控制的同时有效提高传动效率。
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1.一种多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，当前车辆的阿克曼转角公式包括前轮阿克曼转角公式，表达式为：
3.根据权利要求2所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，基于车架信息和悬置悬架信息确定两侧车轮、悬架以及转向系统中其它装置的安装空间，剩余的安装空间即为转向连杆的设计域范围，所述转向连杆的设计域范围小于所述轮距。
4.根据权利要求3所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，所述在设计域中划定网格包括：将所述设计域均匀划分成多个相等尺寸的长方形网格。
5.根据权利要求1所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，S4中，还包括：通过SIMP方法对设定的变量进行插值，插值公式为：
6.根据权利要求5所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，变量包括刚性网格间连接弹簧的变形参量、网格对地锚固弹簧的变形参量、可变形网格节点的变形参量。
7.根据权利要求1所述的多轴智能底盘的转
8.根据权利要求1所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，通过准静态平衡方程求解出当前状态参量下能量最小的位置分布，准静态平衡方程的表达式为：
9.根据权利要求1所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，运动周期间平均传递功率的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，当前车辆的阿克曼转角公式包括前轮阿克曼转角公式，表达式为：
3.根据权利要求2所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，基于车架信息和悬置悬架信息确定两侧车轮、悬架以及转向系统中其它装置的安装空间，剩余的安装空间即为转向连杆的设计域范围，所述转向连杆的设计域范围小于所述轮距。
4.根据权利要求3所述的多轴智能底盘的转向系统协同设计方法，其特征在于，所述在设计域中划定网格包括：将所述设计域均匀划分成多个相等尺寸的长方形网格。
5.根据权利要求1所述的多轴智能底盘的转向系统协同...
【专利技术属性】
技术研发人员：何智成，徐文琳，吴光飞，陈翔靖，田静，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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