The method of development of the electronic control system for curvilinear motion of a high-speed tracked vehicle with dual-flow transmission

封面

如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: Handling and safety requirements to high-speed tracked vehicles (HSTV) rise in tandem with the growth of average motion velocities. The issue of ensuring continuously variable turn radius at curvilinear motion is relevant for HSTVs. Current layouts of steering mechanisms are able to meet this requirement, however they have certain disadvantages and are not compatible with electronic systems improving motion safety and lowering demands to mechanic-drivers’ skills.

AIMS: The synthesis of control laws for dual-flow transmission with a hydrostatic steering mechanism (HSSM) controlled by an electromechanical actuator which exclude “hard” links between steering handwheel and working volume adjustment mechanism of the HSSM.

METHODS: The study methods are based on using numerical simulation and ensuring real-time operation of the developed models. In addition, the study methods include synthesis of control algorithms for vehicle’s mechanical systems, used in on-board controllers, with adequacy assessment at virtual and laboratory experiments.

RESULTS: The method of development of control systems (CS) making possible to develop and to debug CSs without a HSTV prototype has been put into force. With using the described method, the total time of CS development and debugging reduces. Workability of the method is proved with the example of development of the CS for curvilinear motion of the HSTV with dual-flow transmission.

CONCLUSIONS: The study aim has been achieved, the accomplished work shows validity of the given methof of CS development.

作者简介

Nikolai Buzunov

Bauman Moscow State Technical University

Email: buzunovnv@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0007-6614-6378
SPIN 代码: 8319-7051

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Wheeled Vehicles Department

俄罗斯联邦, Moscow

Vyacheslav Ivanenkov

Bauman Moscow State Technical University

Email: ivanenkov@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0009-7426-2605
SPIN 代码: 4346-9530

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Robotics Systems and Mechatronics Department

俄罗斯联邦, Moscow

Roman Pirozhkov

Bauman Moscow State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: pirozhkov@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0000-0302-9181
SPIN 代码: 9308-8299

Postgraduate of the Multipurpose Tracked Vehicles and Mobile Robots Department

俄罗斯联邦, Moscow

Boris Kositsyn

Bauman Moscow State Technical University

Email: kositsyn_b@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2131-2738
SPIN 代码: 2005-7528

Associate Professor, Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Wheeled Vehicles Department

俄罗斯联邦, Moscow

Georgy Kotiev

Bauman Moscow State Technical University

Email: kotievgo@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7884-157X
SPIN 代码: 8963-6431

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Head of the Wheeled Vehicles Department

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Ziye Z, Haiou L, Huiyan C, et al. Kinematics-aware model predictive control for autonomous high-speed tracked vehicles under off-road conditions. Mechanical Systems and Signal Processing. 2019;123:333–350. doi: 10.1016/j.ymssp.2019.01.005
  2. Zhou T, Angeles J, Hassani F. Dynamic modeling and trajectory tracking control of unmanned tracked vehicles. Robotics and Autonomous Systems. 2018;110:102–111. doi: 10.1016/j.robot.2018.09.008
  3. Chobitok VA. The theory of the movement of tanks and infantry fighting vehicles. Moscow: Voenizdat; 1984. (in Russ.)
  4. Zabavnikov NA. Fundamentals of the theory of transport tracked vehicles. Moscow: Mashinostroenie; 1975. (in Russ.)
  5. Derzhansky VB, Taratorkin IA, Zhebelev KS. Study of the Dynamics of Controlled Motion of High-Speed Tracked Vehicles. Vestnik YuUrGU. 2006;11:114–121. (in Russ.)
  6. Tang S, Yuan S, Hu J, et al. Modeling of steady-state performance of skid-steering for high-speed tracked vehicles. J. Terramechanics. 2017;73:25–35. doi: 10.1016/j.jterra.2017.06.003
  7. Alyabiev VA, Kondakov SV, Malakhovetsky AA, et al. Digital twin of a high-speed tracked vehicle with an onboard hydrostatic steering mechanism. Vestnik Yuzhno-Uralskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Mashinostroenie. 2022;22(2):59–70. (in Russ.)
  8. Buzunov NV. Metod razrabotki zakonov upravleniya nagruzhatelem rulevogo kolesa pri otsutstvii «zhestkoy» svyazi v sisteme upravleniya povorotom kolesnykh mashin. [dissertation] Moscow; 2017. (in Russ.)
  9. Kositsyn BB, Kotiev GO, Miroshnichenko AV, et al. Determination of the characteristics of transmissions of wheeled and tracked vehicles with an individual electric drive of the driving wheels. Trudy NAMI. 2019;3:22–35. (in Russ.)
  10. Zhai L, Huang H, Sun T, et al. Investigation of Energy Efficient Power Coupling Steering System for Dual Motors Drive High Speed Tracked Vehicle. Energy Procedia. 2016;104:372–377. doi: 10.1016/j.egypro.2016.12.063
  11. Stadukhin AA. Nauchnye metody opredeleniya ratsionalnykh parametrov elektromekhani-cheskikh transmissiy vysokopodvizhnykh gusenichnykh mashin [dissertation] Moscow; 2021. (in Russ.)
  12. Farobin YaE. Theory of rotation of transport vehicles. Moscow: Mashinostroenie. 1970. (in Russ.)
  13. Krasnenkov VI, Kharitonov SA. Dynamics of curvilinear motion of a tracked transport vehicle. Trudy MVTU. 1980;339:3–67. (in Russ.)
  14. Krasnenkov VI, Lovtsov YuI, Kharitonov SA. Simulation modeling of the movement of a transport tracked vehicle and evaluation of its reactions to disturbances. Trudy MVTU. 1988;506:126–160. (in Russ.)
  15. Kotiev GO, Pankratov MS, Polungyan AA. Simulation modeling of the movement of an all-wheel drive wheeled vehicle with a continuously variable transmission. Vestnik MGTU im NE Baumana. Ser. “Mashinostroenie”. 2004;4(57):3–14. (in Russ.)
  16. Gorelov VA, Kositsyn BB, Miroshnichenko AV, et al. The regulator of the steering control system of a high-speed tracked vehicle with an individual drive of the driving wheels. Izvestiya MGTU «MAMI». 2019;13(4):21–28. (in Russ.) doi: 10.31992/2074-0530-2019-42-4-21-28
  17. Afanasiev BA, Belousov BN, Zheglov LF. Designing all-wheel drive wheeled vehicles: A textbook for universities. Moscow: MGTU im NE Baumana; 2008;3. (in Russ.)
  18. Stadukhin AA. Study of the relationship between the theoretical and actual turning radii of a tracked vehicle using mathematical modeling. Izvestiya MGTU «MAMI». 2020;14(4):88–100. (in Russ.) doi: 10.31992/2074-0530-2020-46-4-88-100

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 3. Coordinate frames used for definition the dynamics of curvilinear motion of the HSTV: C – the HSTV’s center of gravity; XY – the coordinate frame related to the HSTV’s center of gravity; X’Y’ – the coordinate frame related to ground; Xi”Yi” – the coordinate frame related to the i-th track roller; L – the HSTV’s base; B – the HSTV’s track; xкi – the X-axis coordinate of the i-th track roller in the XY coordinate frame; yкi – the Y-axis coordinate of the i-th track roller in the XY coordinate frame.

下载 (155KB)
索引源数据
3. Fig. 4. The analytical model for defining of slip rate of the active part of a track: XY – the coordinate frame related to the HSTV’s center of gravity; X”Y” – the coordinate frame related to the center of the active part of a track; v – velocity of the HSTV’s center of gravity; rк – radius vector of the center of the active part of a track in the XY coordinate frame; ωz – the HSTV’s yaw rate relative to the center of gravity; ωBK – rotational velocity of the driving wheel; rBK – the driving wheel’s radius; vск – slip rate of the active part of a track; φ – rotation angle of vector of slip rate of the active part of a track relative to X’’-axis; Rxy – tangential reaction force of interaction between the active part of a track and ground; Rx, Ry – X- and Y-components of Rxy in the X”Y” coordinate frame.

下载 (63KB)
索引源数据
4. Fig. 5. Hydrostatic drive scheme.

下载 (28KB)
索引源数据
5. Fig. 7. Steering ratio depending on steering handwheel angle.

下载 (62KB)
索引源数据
6. Fig. 1. Sequence of transition from numerical simulation models of the developed CS and the HSTV to real prototypes of the CS and the HSTV.

下载 (93KB)
索引源数据
7. Fig. 2. Kinematic scheme of the dual-flow transmission of the HSTV.

下载 (196KB)
索引源数据
8. Fig. 6. Structural diagram of control of working volume of the HSSM pump: α – steering handwheel angle; ΔωВКтр – demanded difference of driving wheels’ rotation velocities; ΔωВК – current difference of driving wheels’ rotation velocities; h – control input by the HSSM pump swashplate.

下载 (108KB)
索引源数据
9. Fig. 8. The finite state machine of the CS in the MATLAB/Simulink software.

下载 (168KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Time-domain lateral velocity of the HSTV.

下载 (55KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Time-domain lateral velocity of the HSTV.

下载 (64KB)
索引源数据
12. Fig. 11. The setup for working with the CS prototype.

下载 (353KB)
索引源数据
13. Fig. 12. Time-domain longitudinal velocity of the HSTV.

下载 (63KB)
索引源数据
14. Fig. 13. Time-domain lateral velocity of the HSTV.

下载 (69KB)
索引源数据

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».