兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (5): 1384-1401.doi: 10.12382/bgxb.2022.1070
收稿日期:
2022-11-18
上线日期:
2023-07-03
通讯作者:
基金资助:
WU Rui, YU Huilong*(), DONG Haotian, XI Junqiang**(
)
Received:
2022-11-18
Online:
2023-07-03
摘要:
履带车辆动力学模型是车辆结构优化设计与控制算法开发、测试与标定的基础。基于商业软件所搭建模型的动力学方程及梯度信息对用户未知,极大地限制了结构参数与控制参数的优化效率。此外,现有商业软件求解效率低、实时性差,影响了控制算法开发进度。针对上述问题,基于多体动力学推导建立可同时满足纵横垂耦合运动仿真需求的履带车辆精细化动力学模型并进行仿真。建立考虑空间三维耦合运动的车体动力学模型以及精细到履带板的履带链动力学模型。通过计算履带板与各部件相互作用力,将车体模型、履带链模型以及地面相关联,最终构建190自由度的履带车辆动力学模型。在加速、刹车与转向等工况下与ATV(ADAMS Tracked Vehicle Toolkit)进行对比,结果表明自主开发的仿真模型纵横垂向运动仿真结果与商业软件高度一致,验证了新方法的准确性。
中图分类号:
吴锐, 于会龙, 董昊天, 席军强. 履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1384-1401.
WU Rui, YU Huilong, DONG Haotian, XI Junqiang. Refined Dynamics Modeling and Simulation of Special Tracked Vehicles[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(5): 1384-1401.
参数 | 最大误差绝对值 | 误差均方根 |
---|---|---|
纵向位移/m | 5.290×10-1 | 3.521×10-2 |
纵向速度/(m·s-1) | 1.249×10-1 | 9.895×10-3 |
垂向位移/m | 3.389×10-3 | 2.346×10-4 |
垂向速度/(m·s-1) | 4.547×10-2 | 1.582×10-3 |
俯仰角/rad | 7.124×10-3 | 5.162×10-4 |
俯仰角速度/(rad·s-1) | 2.672×10-2 | 9.156×10-4 |
表1 纵向加速误差
Table 1 Longitudinal acceleration error
参数 | 最大误差绝对值 | 误差均方根 |
---|---|---|
纵向位移/m | 5.290×10-1 | 3.521×10-2 |
纵向速度/(m·s-1) | 1.249×10-1 | 9.895×10-3 |
垂向位移/m | 3.389×10-3 | 2.346×10-4 |
垂向速度/(m·s-1) | 4.547×10-2 | 1.582×10-3 |
俯仰角/rad | 7.124×10-3 | 5.162×10-4 |
俯仰角速度/(rad·s-1) | 2.672×10-2 | 9.156×10-4 |
参数 | 最大误差绝对值 | 误差均方根 |
---|---|---|
纵向位移/m | 1.554×10-1 | 1.471×10-2 |
纵向速度/(m·s-1) | 1.083×10-1 | 5.511×10-3 |
垂向位移/m | 5.163×10-3 | 2.680×10-4 |
垂向速度/(m·s-1) | 4.274×10-2 | 1.124×10-3 |
俯仰角/rad | 5.738×10-3 | 4.401×10-4 |
俯仰角速度/(rad·s-1) | 1.754×10-2 | 7.596×10-4 |
表2 纵向减速误差
Table 2 Longitudinal deceleration error
参数 | 最大误差绝对值 | 误差均方根 |
---|---|---|
纵向位移/m | 1.554×10-1 | 1.471×10-2 |
纵向速度/(m·s-1) | 1.083×10-1 | 5.511×10-3 |
垂向位移/m | 5.163×10-3 | 2.680×10-4 |
垂向速度/(m·s-1) | 4.274×10-2 | 1.124×10-3 |
俯仰角/rad | 5.738×10-3 | 4.401×10-4 |
俯仰角速度/(rad·s-1) | 1.754×10-2 | 7.596×10-4 |
参数 | 最大误差绝对值 | 误差均方根 |
---|---|---|
纵向位移/m | 2.119×10-1 | 9.132×10-3 |
纵向速度/(m·s-1) | 1.614×10-1 | 6.746×10-3 |
横向位移/m | 5.422×10-2 | 3.147×10-3 |
横向速度/(m·s-1) | 1.085×10-1 | 4.212×10-3 |
横摆角/rad | 6.198×10-2 | 2.893×10-3 |
横摆角速度/(rad·s-1) | 1.000×10-1 | 2.329×10-3 |
表3 转向工况误差
Table 3 Steering error
参数 | 最大误差绝对值 | 误差均方根 |
---|---|---|
纵向位移/m | 2.119×10-1 | 9.132×10-3 |
纵向速度/(m·s-1) | 1.614×10-1 | 6.746×10-3 |
横向位移/m | 5.422×10-2 | 3.147×10-3 |
横向速度/(m·s-1) | 1.085×10-1 | 4.212×10-3 |
横摆角/rad | 6.198×10-2 | 2.893×10-3 |
横摆角速度/(rad·s-1) | 1.000×10-1 | 2.329×10-3 |
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doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.03.002 |
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doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.03.001 |
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