八轮无人越障车转向控制策略研究

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八轮无人越障车转向控制策略研究

作者：于洪雨

来源：《山东工业技术》2018年第22期

摘要：通过建立八轮无人越障车模型，应用履带车辆速差转向原理，分析车辆转向时的

转向功率和转向阻力矩。得出车辆各轴上的车轮对转向难易程度的影响程度，并且根据车辆轮臂可抬升的特性，分析总结出最优的转向工况。

关键词：八轮车；速差转向；转向工况

DOI：10.16640/https://www.wendangku.net/doc/dc14253024.html,ki.37-1222/t.2018.22.218

多轴轮式车辆行驶控制技术的关键技术之一就是转向控制。多轮车辆的转向形式有多种，其中主要包括阿克曼转向和速差转向，阿克曼转向车辆模型和速差转向模型分别见图1和图2。大多数四轮车辆在转向过程中遵循阿克曼转向原理。但是对于多轴轮式车辆，一般不能完全满足阿克曼的转向几何学。速差转向就成为多轴车辆很好的选择。对于轮数大于六的多轮车辆，转向时地面对于轮胎的阻力过大，需要很大的转向功率才能够实现车辆的转向。基于这个问题，本文基本轮胎力学模型为基础，分析速差转向动力学，借鉴履带车辆转向阻力计算方法，通过以某型八轮无人越障车为研究对象，针对八轮车转向阻力大的缺点，采取轮臂可抬升的特性，分析不同转向工况下的转向性能参数，选取最容易转向的工况进行转向。

1 转向阻力特性分析

在不考虑重心偏移的条件下，八轮车辆的二自由自速差转向车辆模型如图3所示，模型包括纵向、横向运动和横摆运动自由度，并考虑车辆转向时轮胎负荷的转移。图中为固定于车辆的局部动坐标系。为惯性坐标系，按照车轴的顺序，内侧车轮编号分别为1、3、5、7，外侧

车轮编号分别为2、4、6、8，位轮距。

在图3的模型中，转向半径，在坐标系下列出车辆模型的动力学平衡方程：

（1-1）

式中，为转向驱动力矩，为转向阻力矩，为轮胎拖距，一般情况下轮胎拖距可以忽略。

1.1 转向阻力矩计算模型

为了简化计算，进行如下假设：

车辆具有纵向与横向几何对称性；车辆重心与转向中心重合，且与几何中心的横纵偏移量为零；轮胎侧偏特性处于线性范围，忽略轮胎外倾角对轮胎侧偏刚度的影响。车辆在水平路面