履带车辆机电耦合动力学分析与轨迹跟踪控制技术研究

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1、分类号：TH113.2;TP273单位代码：10183研究生学号：2015412075密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）履带车辆机电耦合动力学分析与轨迹跟踪控制技术研究ElectromechanicalCouplingDynamicAnalysisandTrajectoryTrackingControlTechnologyStudyofTrackedVehicles作者姓名：李鑫专业：机械设计及理论研究方向：现代设计理论与方法指导教师：王国强培养单位：机械科学与工程学院2018年6月履带车辆机电耦合动力学分析与轨迹跟踪控制技术研究ElectromechanicalCoup

2、lingDynamicAnalysisandTrajectoryTrackingControlTechnologyStudyofTrackedVehicles作者姓名：李鑫专业名称：机械设计及理论指导教师：王国强学位类别：工学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作

3、所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章

4、程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：机械设计及理论论文题目：履带车辆机电耦合动力学分析与轨迹跟踪控制技术研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：摘要论文结合国家自然科学基金课题“多履带行走装置机电耦合动力学及自适应控制（51775225）”，对电动双履带车辆机电耦合动力学特性及轨迹跟踪控制技术进行了研究。建立了履带车辆机电耦合动力学模型，分析了PWM变频调速控制的履带车辆动力学特性，设计了基于模型预测控制的履带车辆轨迹跟踪控制算法并进行了仿真和试验验证。首先综述了履带车辆机电耦合动力学、运动控制以及模型预测控制（MPC）技术的研究现状

5、。结合履带车辆的运动学、动力学模型和感应电机动态模型建立了履带车辆的机电耦合动力学模型。基于感应电机的动态模型和SPWM变频原理对感应电机的一般动态特性和变频调速动态特性进行了仿真分析，并与电机的稳态转速-转矩特性进行了对比，为履带车辆机电耦合分析奠定了基础。基于机电耦合动力学模型分析了履带车辆直行、转向暂态过程的动力学特性，并与稳态运动过程进行了对比，结果表明机电耦合动力学模型具有更高的精度。基于线性系统的状态空间模型介绍了模型预测控制算法的基本方法、参数整定和稳定性分析。基于履带车辆的线性化运动学模型设计了履带车辆的运动学和动力学轨迹跟踪控制器，并分别对直线、圆弧以及螺线三种

6、轨迹进行了轨迹跟踪仿真，结果表明基于线性运动学模型的预测控制器可以较好地实现轨迹跟踪任务。设计了履带实验装置以及基于视觉识别和卡尔曼滤波的履带车辆预测控制系统，编写了Matlab和LabView控制程序，对两条直线运动轨迹进行了跟踪试验，验证了轨迹跟踪控制算法的有效性。本文建立了履带车辆的机电耦合动力学模型，分析了履带车辆直行、转向的动力学特性，设计了基于模型预测控制的轨迹跟踪控制算法，为提高履带车辆的自动化智能化水平提供了参考。关键词：履带车辆，机电耦合，动力学，PWM变频调速，预测控制，轨迹跟踪IAbstractSupportedbytheNationalNaturalSci

7、enceFoundationofChina(GrantNo.51775225),theelectromechanicalcouplingdynamiccharacteristicsandtrajectorytrackingcontroltechnologyoftheelectrictrackedvehicleswerestudied.Theelectromechanicalcouplingdynamicmodelofthetrackedvehiclewasestablished,