舰载机牵引车行驶稳定性研究
发布时间：2022-09-17 11:15
舰载机在甲板上调运的效率和安全性是其出动效率的直接保障。牵引车作为其调运的主要舰载设备之一,作用举足轻重。舰船狭窄和复杂的运行环境,舰船运动的不确定性和牵引车在牵引舰载机运动时的时变非线性等特性,使得舰载机牵引车极易出现行驶不稳定的问题,影响舰载机的调运,甚至造成甲板事故,从而影响舰船整体的任务实施。因此,研究舰载机牵引车的行驶稳定性和控制十分必要。本文研究的舰载机牵引车为课题组自主设计,由轮毂电机驱动,符合舰载设备小型化和智能化的发展趋势。它通过遥控进行控制,减少工作人员配备需求的同时,也为舰船设备智能化提供了更多的空间。本文针对其在舰船甲板面的行驶稳定性及控制策略进行了研究,主要研究内容如下:为了后续研究的针对性和准确性,本文首先对目标牵引车相关结构参数进行分析。分析了舰船运动的数学模型,建立了牵引系统的坐标系,明确了坐标系转换顺序,为后续分析牵引车的运动学和动力学奠定了基础。根据牵引车实际结构以及研究的重点,主要从纵向动力学和操纵动力学两个方向,对舰载机牵引车的行驶稳定性进行了研究。本文结合汽车行驶动力学和汽车理论相关知识,建立了牵引车纵向行驶动力学数学模型。数学模型中明确并详细...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 课题研究的目的和意义
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 舰载机牵引车国外发展现状
1.2.2 舰载机牵引车国内研究现状
1.2.3 分布式驱动电动汽车稳定控制技术研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 舰载机牵引车运动系统分析
2.1 舰载机无杆式牵引车结构
2.1.1 结构分析
2.1.2 动力系统
2.2 舰船运动描述
2.2.1 舰船运动坐标系及其变换
2.2.2 舰船运动模型
2.3 牵引运动系统分析
2.4 本章小结
第3章 舰载机牵引车纵向动力学分析
3.1 纵向受力分析
3.1.1 车轮滚动阻力分析
3.1.2 空气阻力分析
3.1.3 舰载机系统重力分力
3.1.4 加速阻力分析
3.1.5 舰载机所需牵引力分析
3.2 仿真模型搭建
3.3 动力性验证
3.3.1 轮毂电机功率确认
3.3.2 传动系统参数匹配
3.3.3 电池的选择
3.3.4 动力验证仿真
3.4 牵引车速度和舰载机质量对动力性的影响
3.5 舰载机牵引车直线行驶稳定性讨论
3.6 本章小结
第4章 舰载机牵引车行驶稳定性分析
4.1 牵引车失稳分析
4.2 牵引车运动受力分析
4.2.1 系统运动描述
4.2.2 运动学分析
4.2.3 运动学方程建立
4.3 横摆稳定性讨论
4.4 稳定性仿真模型
4.4.1 相关参数选取
4.4.2 仿真模型建立
4.4.3 舰船摇摆状态下的牵引车行驶特性
4.5 影响横摆稳定性的使用因素分析
4.6 本章小结
第5章 舰载机牵引车稳定性控制
5.1 横摆力矩控制技术发展现状
5.1.1 运动跟踪层
5.1.2 转矩决策层
5.1.3 控制分配层
5.2 横摆力矩控制策略选择
5.2.1 控制变量和参考模型的选择
5.2.2 控制算法的选择
5.3 基于滑模变结构的横摆力矩控制
5.3.1 滑模变结构控制理论基础
5.3.2 准滑动模态滑模变结构控制器设计
5.3.3 稳定性证明
5.4 基于模糊自适应PID的横摆力矩控制
5.4.1 模糊自适应PID控制原理
5.4.2 PID控制算法设计
5.4.3 模糊控制算法设计
5.5 控制系统仿真
5.6 仿真结果与分析
5.7 本章小结
第6章 舰载机牵引车驱动防滑研究
6.1 驱动防滑技术发展现状
6.2 系统动力学模型
6.2.1 纵向运动学方程
6.2.2 驱动轮模型
6.2.3 驱动轮—舰船甲板面模型
6.3 驱动防滑控制策略选择
6.4 基于极值搜索算法的驱动防滑控制策略设计
6.4.1 滑模极值搜索算法控制器设计
6.4.2 单参数扰动极值搜索算法控制器设计
6.5 仿真结果与分析
6.5.1 滑转率和滑模极值搜算法控制仿真
6.5.2 单参数扰动极值搜索算法控制仿真
6.6 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术[J]. 王述运,杨继坤,柴守权,岳付昌. 指挥控制与仿真. 2020(03)
[2]电动汽车用高性能直驱轮毂电机研制[J]. 应红亮,黄苏融,张琪,郑阳,李振. 机械工程学报. 2019(22)
[3]分布式电驱动车辆状态感知与控制研究综述[J]. 徐坤,骆媛媛,杨影,徐国卿. 机械工程学报. 2019(22)
[4]舰载机无杆式牵引车纵向动力学分析[J]. 戚基艳,金嘉琦,邹姗姗. 兵器装备工程学报. 2020(01)
[5]无杆式飞机牵引车夹持举升机构设计[J]. 金嘉琦,戚基艳,高雪,邹姗姗. 起重运输机械. 2019(18)
[6]海洋环境下舰船类液压设备的防腐技术[J]. 顾鑫斌,杨毅,刘诗荟. 船舶工程. 2019(S2)
[7]电动汽车外饰造型设计发展趋势研究[J]. 王波,耿硕晨. 汽车工程学报. 2019(04)
[8]四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制关键技术综述[J]. 王震坡,丁晓林,张雷. 机械工程学报. 2019(12)
[9]无杆牵引系统不平路面工况下起落架载荷仿真[J]. 王立文,刘冰,孙艳坤,张威. 中国民航大学学报. 2019(03)
[10]电动遥控飞机牵引车的研究与设计[J]. 刘晓辉. 电工技术. 2019(04)
博士论文
[1]航母飞行甲板作业能力分析与优化研究[D]. 杨放青.哈尔滨工程大学 2018
[2]双挂汽车列车横向失稳机理分析及在环控制策略研究[D]. 张义花.吉林大学 2017
[3]飞机地面牵引移动与停放安全技术研究[D]. 李福海.南京航空航天大学 2016
[4]舰船上牵引车—飞机系统稳定性研究[D]. 周丽杰.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]舰载机牵引车的结构设计与举升机构的分析[D]. 高雪.沈阳工业大学 2018
[2]A320系列飞机遥控无杆牵引车结构设计和力学分析[D]. 赵宏伟.中国民航大学 2017
[3]无稳态振荡极值搜索算法设计及应用研究[D]. 王丽斌.哈尔滨工业大学 2014
[4]新型无杆飞机牵引车车架结构有限元分析及优化设计[D]. 王强.中国民航大学 2013
[5]大型舰船甲板车行驶动力学研究[D]. 朱梦臣.南京理工大学 2013
[6]航母运动态势分析方法研究[D]. 魏家庆.哈尔滨工业大学 2012
[7]某舰载雷达力学性能研究[D]. 李永胜.南京理工大学 2011
[8]全挂汽车列车横向操纵稳定性研究[D]. 白冰.吉林大学 2007
[9]混合动力无杆飞机牵引车研制[D]. 温琦.中国农业机械化科学研究院 2006
本文编号：3679123
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 课题研究的目的和意义
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 舰载机牵引车国外发展现状
1.2.2 舰载机牵引车国内研究现状
1.2.3 分布式驱动电动汽车稳定控制技术研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 舰载机牵引车运动系统分析
2.1 舰载机无杆式牵引车结构
2.1.1 结构分析
2.1.2 动力系统
2.2 舰船运动描述
2.2.1 舰船运动坐标系及其变换
2.2.2 舰船运动模型
2.3 牵引运动系统分析
2.4 本章小结
第3章 舰载机牵引车纵向动力学分析
3.1 纵向受力分析
3.1.1 车轮滚动阻力分析
3.1.2 空气阻力分析
3.1.3 舰载机系统重力分力
3.1.4 加速阻力分析
3.1.5 舰载机所需牵引力分析
3.2 仿真模型搭建
3.3 动力性验证
3.3.1 轮毂电机功率确认
3.3.2 传动系统参数匹配
3.3.3 电池的选择
3.3.4 动力验证仿真
3.4 牵引车速度和舰载机质量对动力性的影响
3.5 舰载机牵引车直线行驶稳定性讨论
3.6 本章小结
第4章 舰载机牵引车行驶稳定性分析
4.1 牵引车失稳分析
4.2 牵引车运动受力分析
4.2.1 系统运动描述
4.2.2 运动学分析
4.2.3 运动学方程建立
4.3 横摆稳定性讨论
4.4 稳定性仿真模型
4.4.1 相关参数选取
4.4.2 仿真模型建立
4.4.3 舰船摇摆状态下的牵引车行驶特性
4.5 影响横摆稳定性的使用因素分析
4.6 本章小结
第5章 舰载机牵引车稳定性控制
5.1 横摆力矩控制技术发展现状
5.1.1 运动跟踪层
5.1.2 转矩决策层
5.1.3 控制分配层
5.2 横摆力矩控制策略选择
5.2.1 控制变量和参考模型的选择
5.2.2 控制算法的选择
5.3 基于滑模变结构的横摆力矩控制
5.3.1 滑模变结构控制理论基础
5.3.2 准滑动模态滑模变结构控制器设计
5.3.3 稳定性证明
5.4 基于模糊自适应PID的横摆力矩控制
5.4.1 模糊自适应PID控制原理
5.4.2 PID控制算法设计
5.4.3 模糊控制算法设计
5.5 控制系统仿真
5.6 仿真结果与分析
5.7 本章小结
第6章 舰载机牵引车驱动防滑研究
6.1 驱动防滑技术发展现状
6.2 系统动力学模型
6.2.1 纵向运动学方程
6.2.2 驱动轮模型
6.2.3 驱动轮—舰船甲板面模型
6.3 驱动防滑控制策略选择
6.4 基于极值搜索算法的驱动防滑控制策略设计
6.4.1 滑模极值搜索算法控制器设计
6.4.2 单参数扰动极值搜索算法控制器设计
6.5 仿真结果与分析
6.5.1 滑转率和滑模极值搜算法控制仿真
6.5.2 单参数扰动极值搜索算法控制仿真
6.6 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术[J]. 王述运,杨继坤,柴守权,岳付昌. 指挥控制与仿真. 2020(03)
[2]电动汽车用高性能直驱轮毂电机研制[J]. 应红亮,黄苏融,张琪,郑阳,李振. 机械工程学报. 2019(22)
[3]分布式电驱动车辆状态感知与控制研究综述[J]. 徐坤,骆媛媛,杨影,徐国卿. 机械工程学报. 2019(22)
[4]舰载机无杆式牵引车纵向动力学分析[J]. 戚基艳,金嘉琦,邹姗姗. 兵器装备工程学报. 2020(01)
[5]无杆式飞机牵引车夹持举升机构设计[J]. 金嘉琦,戚基艳,高雪,邹姗姗. 起重运输机械. 2019(18)
[6]海洋环境下舰船类液压设备的防腐技术[J]. 顾鑫斌,杨毅,刘诗荟. 船舶工程. 2019(S2)
[7]电动汽车外饰造型设计发展趋势研究[J]. 王波,耿硕晨. 汽车工程学报. 2019(04)
[8]四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制关键技术综述[J]. 王震坡,丁晓林,张雷. 机械工程学报. 2019(12)
[9]无杆牵引系统不平路面工况下起落架载荷仿真[J]. 王立文,刘冰,孙艳坤,张威. 中国民航大学学报. 2019(03)
[10]电动遥控飞机牵引车的研究与设计[J]. 刘晓辉. 电工技术. 2019(04)
博士论文
[1]航母飞行甲板作业能力分析与优化研究[D]. 杨放青.哈尔滨工程大学 2018
[2]双挂汽车列车横向失稳机理分析及在环控制策略研究[D]. 张义花.吉林大学 2017
[3]飞机地面牵引移动与停放安全技术研究[D]. 李福海.南京航空航天大学 2016
[4]舰船上牵引车—飞机系统稳定性研究[D]. 周丽杰.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]舰载机牵引车的结构设计与举升机构的分析[D]. 高雪.沈阳工业大学 2018
[2]A320系列飞机遥控无杆牵引车结构设计和力学分析[D]. 赵宏伟.中国民航大学 2017
[3]无稳态振荡极值搜索算法设计及应用研究[D]. 王丽斌.哈尔滨工业大学 2014
[4]新型无杆飞机牵引车车架结构有限元分析及优化设计[D]. 王强.中国民航大学 2013
[5]大型舰船甲板车行驶动力学研究[D]. 朱梦臣.南京理工大学 2013
[6]航母运动态势分析方法研究[D]. 魏家庆.哈尔滨工业大学 2012
[7]某舰载雷达力学性能研究[D]. 李永胜.南京理工大学 2011
[8]全挂汽车列车横向操纵稳定性研究[D]. 白冰.吉林大学 2007
[9]混合动力无杆飞机牵引车研制[D]. 温琦.中国农业机械化科学研究院 2006
本文编号：3679123
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