荔湾升降车租赁,    如何验证升降车路径跟踪控制效果??     荔湾升降车出租,  荔湾升降车　 根据上节中给出的基于虚拟地形场的路径跟踪控制策略，以前文中建立并验证后的升降车模型为被控对象，在MATLAB／Simulink环境中建立了升降车路径跟踪控制器，并分别对多种行驶路况下的控制效果进行了验证。

    １环形道路跟踪控制,  首先在环形道路上分别进行了低速和高速时的路径跟踪控制仿真，低速为３０ｋｍ／ｈ，转向区域的半径为３０ｍ；高速为７０ｋｍ／ｈ，转向区域的半径为６０ｍ。包含了两个直线路段和两个半圆周路段。对比升降车前后车体实际行驶轨迹与参考路径，可见升降车的行驶轨迹平滑且能够较准确的跟踪参考路径。给出了升降车在环形道路上以３０ｋｍ／ｈ的车速对目标路径进行跟踪时的跟踪误差以及折腰角和横摆角速度响应。图中，最大的侧向位移误差仅不到０．０４ｍ（４ｃｍ），且较大处误差发生在曲线与直线道路切换过程中，只是短时间的误差。转向过程中的侧向位移误差小于０．０２ｍ，而直线行驶时的误差更小，几乎可以忽略不计。最大航向角误差小于０．０１ｒａｄ（０．５７°），且同样发生在道路曲率突变的位置，其他区域段的航向角误差很小。从升降车的折腰角变化曲线来看，车辆实际折腰角能够较准确的控制达到目标控制量，且整体角度保持较为平滑，说明车辆在跟踪路径过程中车体没有发生摆动的问题。升降车在半圆周路段转向时的稳态侧向加速度大约为２．３ｍ／ｓ２，此时车辆的非线性特性尚不明显，而车辆在高速转向过程中会出现显著的非线性问题，控制难度也会进一步加大。为验证本文建立的升降车路径跟踪控制器的鲁棒性，在环形道路中进行了高速（７０ｋｍ／ｈ）路径跟踪测试。升降车进行高速工况的路径跟踪时同样可得到平滑且较为准确的行驶轨迹。高速转向时升降车的稳态侧向加速度值高达４ｍ／ｓ２，说明升降车已经处于很强的非线性区域。直线行驶时车速保持在７０ｋｍ／ｈ，但在转向过程中车速下降并被控制在５６ｋｍ／ｈ，说明基于主动安全的车速控制器起到了作用，通过降低车速防止升降车发生侧翻等危险。图中，最大侧向位移误差为０．１８ｍ（１８ｃｍ），最大航向角误差为０．０１６ｒａｄ（０．９２°）。同样，这些最大误差量均发生在直线与转向切换（曲率突变）的位置，之后误差量均能迅速控制在较小的范围内。转向时的侧向位移误差最终稳定在０．０４ｍ以内，直行的误差则基本控制在０线附近。图中折腰角曲线在稳定状态时产生一定的抖动问题，主要是由于在高速路径跟踪过程中过于追求低误差值，引起方向盘调节量过于频繁。折腰角高频抖动的问题可通过降低虚拟能量场的路面高度系数消除。

　　２双移线道路跟踪控制, 在上述环形道路测试中，由于车辆只能沿着一个固定转动方向行驶，无法验证方向盘朝左右两个方向交替转动时的路径跟踪控制效果。为此，根据双移线测试方法并参考重型商用汽车列车和外商铰接客车横向稳定性试验方法进行升降车双向变换道路的极端工况仿真，道路设计尺寸要求结合升降车的特点，选取测试车速为４５ｋｍ／ｈ，升降车在该速度下跟踪双移线道路的行驶轨迹。可见升降车的行驶轨迹与参考路径存在较小的偏差，特别是在方向盘换向后的一段时间里，但整体而言车辆能够较好的跟踪效果，且没有出现由于转角控制引起的失稳问题。在双移线路径跟踪过程中最大侧向加速度高达４．７ｍ／ｓ２，此时车辆非常容易失去行驶稳定性，在控制方向盘转角使车体折腰角跟踪控制参考值时，转角输入量必须保持平稳，否则将会造成车辆失稳问题的发生。因而，此时在对方向盘转角的控制时仅采用了固定传动比，不再使用ＰＩＤ反馈控制。这也是图中车体折腰角的实际值与参考值存在一定偏差的原因。升降车在双移线道路跟踪过程中最大侧向位移误差为０．１９ｍ（１９ｃｍ），最大航向角误差为０．０１８ｒａｄ（１．０３°）。在７ｓ后产生的侧向位移误差没有尽快消除，主要是出于安全性的考虑，使车体折腰角与参考值存在偏差引起的。整体而言，升降车的双移线路径跟踪控制效果较为满意，误差处于可接受的范围内。

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　  ３蛇形试验，　进行了升降车的蛇形路径跟踪测试，标桩布置及相关标准。本文所用的升降车总质量大于１５ｔ，因此标桩间距为５０ｍ，测试车速为５０ｋｍ／Ｌ．　　升降车能够较准确而平滑地跟踪给定的蛇形参考路径。蛇形路径跟踪过程中的最大侧向位移误差约为０．０６６ｍ（６．６ｃｍ），最大航向角误差约为０．００７ｒａｄ。最大侧向加速度超过２ｍ／ｓ２。同样地，在该工况下，出于安全性的考虑在方向盘转角控制中没有加入ＰＩＤ反馈控制，因而实际的车体折腰角与参考值有一定的误差。

　  ４路面高度系数对控制效果的影响, 本文建立的升降车路径跟踪控制器的控制精度可通过路面高度系数来调整，实际应用中，可根据实际需求选取合适的参数。通过设置允许的最大侧向位移误差得出路面高度系数值。若追求控制精度，可选较高的；若追求升降车的稳定，则可选用较小的。采用较高的路面高度系数虽然可以得到较小的控制误差，但即使是有微小的误差量也会产生较大的的转向控制量，因而必然会伴随着方向盘的高频转动，进而会引起车体的微小摆动。降低路面高度系数由于增加了允许的最大误差，在误差较小时，只有很小的转向角控制量，因而将有利于降低方向盘的转动频率。为验证上述推论，在高速环形道路工况下（车速７０ｋｍ／ｈ，半径６０ｍ）仿真了不同路面高度系数对应的车辆行驶误差和折腰角响应。可见采用大的路面高度系数时有较小的侧向位移误差量，但车体折腰角存在高频振荡的问题。而采用小的路面高度系数后，误差量虽然有一定程度的增加，但折腰角振荡频率显著降低。

　  ５车辆侧偏控制方式的效果对比,  为验证前文中提出的两种控制车辆质心侧偏方法的有效性，本节分别对低速和高速转向时采用不同侧偏控制方法的路径跟踪误差进行了对比。图中对比了采用质心侧偏角控制、采用虚拟道路侧倾控制、无侧偏控制时的侧向位移误差。可见，在低速环形道路进行路径跟踪时，采用质心侧偏角控制和虚拟道路侧倾控制的误差较为接近（±０．０２ｍ），而无侧偏控制时的最大误差约为０．０７ｍ。说明这两种控制方法在低速路径跟踪时的控制效果基本一致，虽然控制后的误差减小，但由于低速时车辆的质心侧偏角本身就很小，因此控制改善程度有限。

　　车辆在高速转向时轮胎才会出现较明显的非线性特性，并伴随着较大的轮胎侧偏现象。为此，对不同控制方式下升降车进行高速环形路径跟踪的效果进行了对比，此时的侧向加速度高达４ｍ／ｓ２，显然足以产生较大的轮胎侧偏角。可见采用质心侧偏角控制的方式能获得最好的控制效果，误差最小，稳态误差在０．０４ｍ以内。而无侧偏控制时的稳态误差接近０．３ｍ，误差量最大。采用虚拟道路侧倾控制的稳态误差介于前两者之间，约为０．１５米，控制效果比直接对质心侧偏角控制要差，主要原因是该方法对应的道路并没有侧倾，而是通过等效方向盘转角进行控制，而转角输入后仍然会有侧偏角产生。需要说明的是：采用质心侧偏角控制能获得最好的控制效果，但前提是能够获得较为准确的车辆质心侧偏角值。在实际车辆应用时，质心侧偏角通常很难准确测得，特别是在高速非线性状态下，因此若质心侧偏角测量不够准确，将会影响到车辆的实际控制效果。而采用虚拟道路侧倾控制方法虽然控制效果略差，但由于需要的控制参数较少，更容易在实际中应用。本文建立的基于虚拟地形场的升降车路径跟踪控制算法能够准确地控制车辆跟踪目标路径，使升降车不再出现因操纵不当或控制能力差引起的“蛇形”不稳定姿态问题。本文仅验证了基于虚拟路地形场的路径跟踪控制方法在升降车上的应用，显示出非常有效的控制效果、且控制器算法简单，容易使用，在后续的研究中，可进一步将其应用到其他类型车辆上，如轮式转向车辆和牵引半挂车。

　　 针对升降车可操纵性差以及行驶环境影响驾驶员安全的问题，本文提出了一种基于可变虚拟地形场的升降车路径跟踪控制策略。设计了基于主动安全的车速控制器，以保证车辆在转向操纵过程中不产生由于车速过高引起的侧翻等安全问题。建立了虚拟地形场的截面函数，并考虑了转向时车辆侧偏的问题，给出了质心侧偏角直接控制和虚拟道路侧倾控制两种方法纠正侧偏的影响。根据相关参数的可变性，将虚拟地形场函数划分为基本地形和动态地形两种。根据升降车２－ＤＯＦ模型推导了从虚拟地形场截面函数到车体折腰角转换的方程，与补偿角叠加共同组成目标折腰角。考虑到升降车在转向过程中出现方向盘与折腰角不能同时回正的问题，提出并采用了固定传动比与ＰＩＤ反馈控制相结合的升降车折腰角控制方法。在MATLAB／Simulink环境中建立了升降车路径跟踪控制器，以前文中建立并验证后的升降车１２－ＤＯＦ模型为被控对象，分别在环形道路、双移线道路、蛇形道路等工况下进行了路径跟踪控制仿真。结果表明，基于虚拟地形场的升降车路径跟踪控制算法有很好的控制效果，升降车的侧向位置误差和航向角误差均控制在很小的范围内，车辆行驶轨迹平滑，升降车没有出现因操纵不当引起的“蛇形”姿态问题。此外，还验证了路面高度系数对路径跟踪控制效果的影响，分析并讨论了不同质心侧偏控制方法的效果及优缺点。

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