【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)向控制方法
[0001]本專利技術(shù)涉及車輛工程
，特別涉及一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)向控制方法。
技術(shù)介紹
[0002]車輛隊列行駛是提升交通效率，降低交通成本的重要手段。近年來，車輛間同軌跡行駛技術(shù)有所發(fā)展，但通常需要建設(shè)地基定位靶標(biāo)等車路協(xié)同設(shè)施，或是需要對車輛各車輪轉(zhuǎn)向角等進(jìn)行精準(zhǔn)測量和控制，相關(guān)技術(shù)或是需要巨額投資，或是因技術(shù)難度較大，測量控制精度較低而難以推廣應(yīng)用。同時，為保障隊列行駛車輛間距穩(wěn)定和行車安全，可采用雷達(dá)測距、主動加減速等方式控制前后車輛的距離，但該技術(shù)對系統(tǒng)延時、通信系統(tǒng)的兼容性保密性具有極高的要求，目前相關(guān)技術(shù)尚不成熟。為保障車輛安全，可將前后車輛通過鉸連機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉸接，依據(jù)車輛運(yùn)動原理，車輛鉸連后，對于具有多個車軸的大載運(yùn)量車輛，需使每個車輪均具有轉(zhuǎn)向功能才能保障車輛的運(yùn)動協(xié)同和運(yùn)行平穩(wěn)，這對相關(guān)測量器件、控制模塊的精度要求極高，相關(guān)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度成倍提升，且一旦出現(xiàn)測量、計算和控制偏差將導(dǎo)致車輛受力扭曲，車輛測滑等安全風(fēng)險；同時全軸轉(zhuǎn)向的車輛并不常見，且相關(guān)部件系統(tǒng)成本昂貴，難以推廣應(yīng)用。為使僅前軸具有轉(zhuǎn)向功能的多軸車輛實現(xiàn)穩(wěn)定隊列行駛，在保障行車隊列的穩(wěn)定運(yùn)行和行車安全的前提下，降低車輛系統(tǒng)的復(fù)雜度和相關(guān)成本，本專利技術(shù)提出了一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)向控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)與本專利技術(shù)相同或相似的技術(shù)方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0003]本專利技術(shù)目的是：提供一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)，其特征在于：包括行駛于首位的領(lǐng)航車，跟隨領(lǐng)航車行駛的若干跟隨車，植入各車輛內(nèi)的轉(zhuǎn)向控制模塊，用于連接前后相鄰車輛保持車輛運(yùn)動平衡的鉸連機(jī)構(gòu)，用于保障車輛安全的阻尼裝置；所述鉸連機(jī)構(gòu)具有前后兩個鉸接運(yùn)動副，分別稱為前鉸接副和后鉸接副；所述領(lǐng)航車和所述跟隨車均具有多個車軸，且各車輛只有前軸具有轉(zhuǎn)向功能，稱為轉(zhuǎn)向軸；其余車軸均不具有轉(zhuǎn)向功能，稱為非轉(zhuǎn)向軸；各車輛中，選取任一車輛為基準(zhǔn)車，選取所述基準(zhǔn)車任一非轉(zhuǎn)向軸為基準(zhǔn)軸，該基準(zhǔn)軸中心點稱為基準(zhǔn)點；所述基準(zhǔn)車還包括陀螺儀和速度計，分別用于測量所述基準(zhǔn)車的水平旋轉(zhuǎn)角速度和所述基準(zhǔn)點的速度；定義基準(zhǔn)坐標(biāo)系，其中，基準(zhǔn)點為坐標(biāo)原點，朝向基準(zhǔn)車前方為Y軸正方向，朝向基準(zhǔn)車右側(cè)為X軸正方向；所述轉(zhuǎn)向控制模塊的作用是，基于基準(zhǔn)坐標(biāo)系，獲取各跟隨車與領(lǐng)航車的軌跡偏差，并據(jù)此控制各跟隨車轉(zhuǎn)向。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制模塊包括定位模塊和軌跡控制模塊；定位模塊，其作用是，基于基準(zhǔn)坐標(biāo)系獲取各車輛前軸中心點的實時坐標(biāo)信息；軌跡控制模塊，其作用是，基于基準(zhǔn)坐標(biāo)系，解算領(lǐng)航車前軸中心點運(yùn)行軌跡，并根據(jù)各跟隨車前軸中心點位置坐標(biāo)與該軌跡的偏差，控制各跟隨車轉(zhuǎn)向，使各跟隨車前軸中心點沿該軌跡行駛。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)，其特征在于，所述鉸連機(jī)構(gòu)包括前鉸連件、后鉸連件和中間鉸連件，所述前鉸連件與其前方的車輛尾部固定連接，所述后鉸連件與其后方的車輛前部固定連接，所述中間鉸連件的兩端分別與所述前鉸連件和所述后鉸連件鉸接，并形成前后兩個鉸接運(yùn)動副，分別稱為前鉸接副和后鉸接副。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)，其特征在于，所述阻尼裝置包括液壓減震器、萬向連接件；所述液壓減震器的一端通過所述萬向連接件與所述鉸連機(jī)構(gòu)中的中間鉸連件連接，另一端通過所述萬向連接件與該鉸連機(jī)構(gòu)前方的車輛或該鉸連機(jī)構(gòu)后方的車輛連接；所述阻尼裝置的兩端也可以通過萬向連接件分別與其前方車輛和后方車輛連接；所述液壓減震器包括：工作缸、插入所述工作缸的中空活塞、位于所述中空活塞端面的節(jié)流孔以及充滿所述中空活塞和所述工作缸的液壓油。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)，其特征在于，所述跟隨車包括線控轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述線控轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述跟隨車前軸，通過所述轉(zhuǎn)向控制模塊控制各跟隨車前輪跟隨所述領(lǐng)航車前輪軌跡行駛。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)，其特征在于，所述跟隨車的多個車軸中，所述轉(zhuǎn)向軸設(shè)置于車輛前部并位于質(zhì)心之前；所述非轉(zhuǎn)向軸均設(shè)置于所述跟隨車質(zhì)心之后，以保證車輛轉(zhuǎn)彎時，不具轉(zhuǎn)向功能的所述非轉(zhuǎn)向軸及對應(yīng)的非轉(zhuǎn)向輪獲得足夠的轉(zhuǎn)向力矩；各非轉(zhuǎn)向軸距離所述跟隨車尾部的平均距離應(yīng)控制在所述跟隨車長度的30%
?
40%之間，以減少同一車輛中，與該車位置固定的所述后鉸接副和所述前鉸接副的軌跡偏差，同時
兼顧所述跟隨車各車軸的載荷平衡。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)，其特征在于，所述跟隨車還包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)置于跟隨車的任意車軸，用于為車輛提供動力。8.基于權(quán)利要求1
?
7任意一項，一種隊列行駛的多軸車輛系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，具體步驟如下：（1）定義基準(zhǔn)坐標(biāo)系和時間序列，以所述基準(zhǔn)車的基準(zhǔn)點為坐標(biāo)原點，在水平投影面內(nèi)，朝向車頭方向為Y軸正方向，朝向車身右側(cè)為X軸正方向，建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系；定義任一時刻為k時刻，經(jīng)過時間Δt后變?yōu)閗+1時刻；（2）初始化，k=0；（3）經(jīng)過某一時間Δt后，k=k+1；（4）定位模塊解算在當(dāng)前k時刻基準(zhǔn)坐標(biāo)系下，各車輛前軸中心點F
N
的坐標(biāo)值F
Nk
（x
Nk
，y
Nk
）,N 取自然數(shù)1，2，
…
；其中領(lǐng)航車前軸中心點F1的坐標(biāo)值為F
1k
（x
1k
，y
1k
），記錄軌跡點F
1k
；（5）推算從k
?
1時刻到k時刻基準(zhǔn)坐標(biāo)系的變化參數(shù)，其中，解算從k
?
1時刻到k時刻基準(zhǔn)車及基準(zhǔn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)角為θ
k
，θ
k
=Δt*ω
k
，其中ω
k
為基準(zhǔn)車的水平旋轉(zhuǎn)角速度，其值可由安裝于該車的陀螺儀測得，定義坐標(biāo)系轉(zhuǎn)角逆時針旋轉(zhuǎn)為正，順時針為負(fù)；安裝于所述基準(zhǔn)軸的速度計可測得該軸左右車輪的速度，取其均值可得基準(zhǔn)點的速度為
?
k
；依據(jù)平面運(yùn)動原理，可解算出坐標(biāo)原點的變化參數(shù)，其中：X軸...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉濱，郭潔瓊，
申請(專利權(quán))人：蘇州立方元智能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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