半挂汽车列车弯道同轨迹转向研究及仿真分析

系统工程与电子技术2年1 99第 0期1

半挂汽车列车弯道同轨迹转向

研究及仿真分析航空航天工业部二院二 O六所摘要制方式,

裴金轮转向的控

本文改进了牵引车前轮执迹在牵引车坐标系中迁移的数学模型及半挂拖车后

使之更加适应任意公路弯道

。

仿乒结果表明控制精度很高。

。

主题词

牵引车

,

半挂车o n a n u r n

,

车辆转向理论u

In

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转向系统一般是通过机械滑块或凸轮传动

,

一

、

前

e

匕

曰

使半挂拖车后轮转角和前轮转角之间实现某 5种函数关系前苏联 198 4年的一项专利【]。

半挂汽车列车在军用和民用领域都有极

属于这一类

其重要的地位弹而言,

。

尤其是对于陆基机动战略导、

这种转向系统在我国已出现]通过简单的机械记忆[日本 19 8 5年的专利 4。

。

。

随着射程

导弹尺度,

、

重量的增加。

装置使前轮转角信息经过延时后传给后轮,

和日益提高的机动性要求

迫切需要导弹运导弹运

输输

、

发射车辆具有后轮转向功能

航空航天部二院 2 0 6所与汉阳特种汽车制造厂研制成功动力式液压随动转向系统川提高了转向精度日本 19 8 7年研制的单轴挂 2]由电子控制器根据车速车后轮转向系统 l、。

、

发射车辆在低等级公路上行驶时的弯道。

通过性问题己成为型号研制过程中必须解决的问题

牵引车转向角,

、

牵引车和拖车之间的相对转1

半挂汽车列车后轮转向技术研究状况大致有以下几个方面。

国内外的收

稿日期:

早期的后轮

19

2年 9

月 2 5

日

角

,

保证半挂拖车内轮相对牵引车转向中心。

的行驶轨迹对中

纵观目前已有的各种后轮转向系统

,

它

们的共同特点是其控制规律均局限于一些经

验

、

半经验的近似公式。

,

限制了转向精度的,

进一步提高

本文基于任意公路弯道的应用前提坐标迁移的数学模型,

在

普遍的意义上改进了列车行驶时牵引车前轮并提出一种新的控制方式道,。

这种控制方式可以针对任意公路弯,

使半挂拖车后轴中点完全跟踪牵引车前并对各种外部干扰引起的误。

轴中点的轨迹

差进行自动矫正

然后

,

对这种新的控制方。

式作了仿真分析

,

验证了本文提出的理论

二

、

几个概念的定义。

首先定义同轨迹转向的轨迹重合。

这里的同轨迹转

向是指半挂拖车后轴中点与牵引车前轴中点L要是考虑到实际应这样定义丁。

一

牵引车前轮轨迹在牵引车坐标系中的迁移三图 1为半挂列车系统的几何模型。

、

用的需要和列车操纵性能

图中

为了分析问题方便真实的车轮应的。

,

笔者用辅助轮代替、

轮

F

,

轮 A

,

轮,。

B

的转角分别为

:.

,

刀,

,

7

,

这是与同轨迹转向的定义相对后辆中点,,、

(图中 7为负值)

牵引车轴距为,

L

半挂

设想在牵引车前轴中点F,

拖车轴距为

L

半挂拖车后轴中点各有一个车轮轮分别用轮系/、L lo

这二个车且在理。

列车的行驶路线是复杂的迹不可能用解析函数表示。

轮 F的轨。

轮

A

,

轮 B表示l

可以构造一个二

论分析过程中只涉及这二个车轮之间的关,

维数组来离散地表示轮 F的轨迹

在车辆,

称之为辅助轮 (如图B

所示 )

这样

,

行进过程中△S,

,

轮 A每走过一个固定的距离F

间轨迹转向指的是轮

与轮 F的轨迹贡,

就以轮,

所在位置作为一个轨迹点i

’A S的点定义为第距轮 F轨迹长度为 l

点

,

在辅助轮的转角确定后

根据刚体运动,

坐标为(戈一 )N )

。

共取,

学原理可以得出各真实轮的转角详细推导。

这毕不作

双L`

+

L ),

/△ S以为大于 1的常数 )

+ N

1

个点

,

使得

则表示轮 F轨迹的数组为,

其次念。

还提出一个牵引车坐标系的概。

一

.

{…,

丫

;

少t

}

i=

0… N,

},

所谓

牵引车坐标系是指与牵引车一起运一

动的

个相对坐标系A

坐标原点设在牵引车,

设N,

x时刻轮 F的轨迹是{i U

y`

}

i二O…,

后轴中点 (与轮

玉合 )。

向右为L

X

正方。

}

,

为牵引车后轮 A的速度 (车=

速)

经过时间△t

△S/ U后

,

在什l A时

向前为 Y ! L方向这个定义 j一般定[略有不同 1义0对操作者来说更直观此向,,

刻

,

轮

F

的轨迹在新的坐标系中表示为:

一

56

一

城y

,

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