全向电动底盘的差速转向控制研究.pdf

科技展望 2017/29 全向电动底盘的差速转向控制研究 朱振华 郑祥凯 崔 伟 （长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022） 【摘 要】全向电动底盘采用四个轮毂电机作为驱动装置，四个 Jeantand 提出的一种经典的低速转向模型。这种转向模型的假 车轮的运动状态是独立的。基于高效及简化差速控制技术的思 设条件为：车体是刚性；在理想的运动状态下，车轮为纯滚动 想，对四轮独立驱动转向时的电子差速控制进行了研究。通过对 运动；轮胎的侧向变形和侧向力成正比，不考虑轮胎材质与结 Akermann-Jeantand 前轮低速转向的模型算法的研究，根据四个电 构上的变化对轮胎产生的影响 。差速模型如图 2 。 动轮之间的转速和转角的数学关系，建立另一种电动底盘的前后 3.2 全向电动底盘差速转向模型的构建 轮差速逆相转向模型。并且利用 Matlan/simulink 软件中提供的工 根据 3.1 中的 Akermann-Jeantand 转向模型以及各个变量 具箱构建此差速模型，然后进行多次仿真分析以此来验证此差速 之间的数学关系，通过计算得出图 3 全向电动底盘的前后轮逆 模型用于全向电动底盘的可行性，确定其是否满足所设计的底盘 相差速转向模型及其变量之间的数学关系，并建立模型 。 差速转向的需求。 转向模型中电动底盘前后两车轴的轴距为 L ，其内外两侧 【关键词】全向电动底盘 差速转向逆相控制 差速模型 车轮之间的轮距表示为 W ，电动底盘前车轴和后车轴到电动 底盘质心的距离分别表示为 a 和 b 。每个车轮绕旋转中心 O 的 1 前言 转向半径分别表示为 Ri （i=1 ，2 ，3 ，4 ），RQ 为底盘质心 Q 全向电动底盘是四个轮毂电 绕旋转中心 O 的转向半径，RIN 为旋转中心 O 到两内侧车轮中 机独立驱动，为了实现电动底盘 心连线的距离， R 为旋转中心 O 到电动底盘左右对称线的垂 在转向行驶过程中使得转向轮内 直的距离，ROUT 为旋转中心 O 到两外侧车轮中心连线的距离。 外两侧在相同时间转过不同距离， α 、α 、α 、α 分别是四个转向轮的转角，由角度编码器测得； 1 2 3 4 即内外两侧的车轮存在速度差， δ 和 δ 分别为前轴和后轴中点处的转角，δ 为电动底盘质 1 2 因此必须进行电子差速控制器的