复杂地形下升高车的运动控制研究现状   升高车出租, 升高车租赁, 升高车公司  升高车的运动学建模是运动控制的基础。目前复杂地形下升高车的运动学研究一般偏重于越障性、操纵性和机动性，建立准确的运动学模型是移动机械运动学分析的基础。带悬架的整体式移动机械，其运动路面为人工路面，主要通过牛顿力学第二定律建立车辆在平面内的运动学模型，为了准确模拟车辆在路面上的运动，许多文献在运动学建模的过程中把车辆悬架系统也考虑进去。随着升高车结构自由度的增加，其对地形适应能力更强，其运动也更为复杂，需要建立升高车在复杂地形下的运动学模型，目前多采用多刚体运动学方法对复杂地形下的升高车进行建模分析。多刚体运动学建模把升高车的主要运动部件当做刚体进行建模分析，根据目前的多刚体运动学分析理论，通常采用速度矢量法或矩阵变换的方法建立升高车的运动学方程；速度矢量法是建立两个相邻部件间的速度关系，然后通过速度的递推关系建立升高车的运动学方程；矩阵变换的方法是在升高车各刚体部件上建立局部坐标系，通过各部件之间的坐标变换推导出升高车的运动学方程。目前升高车运动学建模中，矩阵变换的方法应用较多，但是这些运动学模型假设车轮做纯滚动，没有考虑车轮滑移的情况。  建立了包含车轮运动滑移的铰接式工程机械的运动学模型， 建立了包含车轮运动滑移的铰接式空间探测机器人的运动学模型。 给出了关节式火星车在三维地形下的一种通用的运动学建模方法，模型中综合考虑了车辆车轮的滑移、滑转等因素，通过轮地接触角的变化描述地形变化对车辆运动的影响，为三维地形下移动机械的运动学建模与分析提供了方法，具有一定的代表性。无人操纵的升高车，可以在危险的环境下作业，减轻操作者的劳动强度，提高生产效率。

     无人操纵的升高车运动控制目标，主要是实现其路径偏移控制或者路径跟踪。车辆运动控制研究的核心问题是控制方法的研究， 应用鲁棒控制技术对农业铰接式车辆的路径偏移控制问题进行了研究，并应用GPS差分技术作为系统的测量传感器，实现了运动误差在厘米级的农业铰接式车辆的路径偏移控制； 分别研究了基于模糊控制方法的地面车辆的路径跟踪控制技术，模糊控制方法是采用专家知识表示模糊控制规则而不需要系统的精确数学模型的一种方法，其对控制系统的参数变化具有很好的鲁棒性； 利用模糊控制与反步法相结合的控制方法设计了移动机器人的鲁棒自适应控制器，能有效的消除路径偏移控制的误差； 推导了铰接式农业机械运动的误差动力学方程，采用反向控制算法控制其在果园直线运动作业。在实际应用中，控制系统的模型大部分为非线性，因此在车辆的路径偏移控制中，除了采用优良的控制算法外，建立准确的非线性系统控制模型也是很重要的；分析了铰接车在高速运动状态下，考虑铰接车转向机构的柔性时车辆运动的偏移控制。 把铰接式拖挂车的运动描述为一个不稳定的非线性系统，采用混合控制算法对其进行运动控制；  分别研究了矿业工程用的铰接车在自主控制下作业时的路径偏移控制问题，建立了车辆路径控制系统的非线性误差模型，等利用中值法将时变非线性系统转化为线性系统，设计了路径的反馈控制， 采用精确线性化方法设计了路径偏移控制系统的非线性控制器。随着对非线性控制系统研究的加深，非线性系统的饱和现象也越来越受到重视，因为在工程应用中普遍存在饱和问题，所以抗饱和控制方案的设计具有重要的实用价值和理论意义。近年来，此领域取得了一系列的研究进展， 分析了在控制输入饱和的情况下农业机械的直线运动导航控制，并设计了抗饱和控制器； 研究了船舶航向保持时，舵机速度和幅值饱和现象，并通过线性化方法求得系统的静态抗饱和补偿增益，解决了由于饱和现象导致的系统性能下降问题。 研究了在存在饱和输入的情况下船舶编队路径跟踪的问题，将反步法和虚拟结构法相结合，设计出了抗饱和的分散控制器，能使路径跟踪误差快速镇定； 研究了非完整约束机器人的路径跟踪系统抗饱和镇定问题，从实际的物理模型出发，利用有界状态反馈的方法设计了时变抗饱和控制率对系统进行镇定； 研究了在控制输入饱和的情况下无人机的航迹控制，应用反步法设计了抗饱和控制器，使系统具有很好的鲁棒性。通过调研国内外移动机械的运动控制研究现状可知，有关车辆的运动学分析研究对象大部分为整体式框架的车辆，对复杂地形下的铰接式车辆运动学建模研究较少；在运动控制方面，主要集中在机器人的运动控制建模和控制算法的研究，并且大多数都是机器人在平面内的运动控制，而对铰接式车辆在复杂地形下的运动控制研究较少。

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      升高车在的复杂地形下越障运动时，需要分析其稳定性，发生运动失稳不仅会造成经济损失，也有可能造成重大的安全事故，威胁到驾驶员的生命。国外对于车辆的稳定性研究起步较早，如前苏联、日本、美国等国家，在五十年代就开始了车辆的稳定性研究，建立了专门的车辆倾翻测试平台，并制定了相应的检测标准。八十年代，我国的学者也开始逐步对车辆的稳定性展开了研究，统一了对车辆失稳机理的认识。目前车辆稳定性的研究对象主要包括普通路面下车辆高速运动时的稳定性和复杂地形下车辆运动时的稳定性。在复杂地形下车辆运动的稳定性研究方面，采用能量法和动静法分别分析了铰接车辆的横向一级稳定性，并给出了铰接式车辆横向一级倾翻轴准确位置的解法。采用多刚体动力学方法建立了铰接式车辆的自由度非线性动力学模型，分析了转向角、测量加速度、侧倾角等因素对倾翻稳定性的影响，并利用物理样机进行了实验。分析了具有二自由度铰接车体的车辆在非结构地形下的运动稳定性，提出了前后车体关联稳定性的概念，并进行了仿真分析和实验验证。 分析了多轴特种越野车在复杂地形下的行驶稳定性，系统的研究了多轴越野车的整车动力学模型的建模理论，分析了越野车辆的空间五连杆机构对操纵稳定性和制动稳定性的影响；建立了带有弹簧阻尼的全地形车辆的非线性模型，绘制了车辆稳定性和非稳定性区域，分析了全地形车辆在崎岖路面的稳定性。对复杂地形下车辆运动的稳定性研究可以了解车辆的越障性能，为车辆的越障性能改进提供技术支持。在车辆稳定性研究的基础上，国内外很多机构开展了防倾翻控制和倾翻预警方面的研究。建立了考虑车架柔性的铰接式车辆动力学模型，采用线性二次型调节器对车辆的倾翻稳定性进行控制。申焱华等[109]建立了三自由度电驱动铰接式车辆行驶动态数学模型，提出基于横摆力矩的车辆稳定性控制策略；研究了在崎岖地形下的铰接式机器人曲线路径运动的稳定性，把崎岖地形描绘成一个光滑函数，通过机器人自带的传感器测量俯仰和滚动角度，用于运动时稳定性的计算。

     综上所述，经过多年的发展，移动机械的运动学、动力学、运动控制和稳定性等问题已经形成了较为系统的研究，但是在工程应用中，影响移动机械运动控制和稳定性的因素很多，并且移动机械的结构形式多种多样，如何根据不同结构形式和不同的需求去建立准确恰当的分析模型，需要不断的去探索和研究。 1.综合介绍二自由度铰接车体车辆的结构形式，分析车辆的动力性能、速度特性和越障能力；2.应用多刚体动力学理论建立二自由度铰接车体车辆越障运动时的七自由度动力学方程，考虑液压转向机构柔性、轮胎的侧向力、回正力矩等对车辆越障稳定性的影响；3.分析二自由度铰接车体车辆的静态稳定性和坡道运动稳定性；建立车辆在复杂地形下的越障性判别方法，通过仿真和试验对复杂地形下车辆的越障稳定性进行分析；建立二自由度铰接车体车辆在挖掘过程中的稳定性方程，并分析不同重量的挖掘物对稳定性的影响。

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