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软地面智能气垫车自主导航研究
中文名称: 软地面智能气垫车自主导航研究
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论文编号: 4142440收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Study on Autonomous Navigation of Intelligent Air-Cushion Vehicle for Soft Terrain
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 车辆工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 气垫车 软地面 自主导航 真实环境 虚拟环境
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论文摘要: 本文将非路面车辆和机器人学的相关技术相结合,(略)气垫车自主导航问题进行了研究.气垫车能够利用垫升系统承担部分载荷,减小行走机构的接地压强,因此可以提高在沼泽、滩涂、沙漠等软地面环境下的通过性.辅以自主导航和自(略)智能气垫车可自行开展诸如探险、搜救、清污、采样的危险性工作,保证了作业人员的安全.因此,本研究在石油业、矿业、运输业、农业等众多生产部门及军事领域具有应用价值. 本文将智能气垫车自主导航体系抽象为气垫车、真实环境和虚拟环境三大系统,将自主导航的工作流程归纳为基于传感器信息的真实环境识别和虚拟环境构建,基于虚拟环境的车辆运动规划,以及用以实现规划目标的(略).因此,全文依次研究了气垫车建模、土壤参数估值、能耗优化、运动规划和运行控制. (略)原理样车,建立了气垫车的结构模型和动力学模型.气垫车的主要结构包括垫升系统和驱动系统,针对垫升系统建立了其压强和流量的损失模型,针对驱动系统建立了其运动传递模型.此外,还利用拉格朗日法建立了11自由度车辆动力学模型.接下来,作为软地面环境识别的重要部分,对8个关键土壤参数进行了分步估值,依次利用g-(略)法计算推力相关土壤...
By combining the techniques in the fields of off-road vehicle an(omitted), this work studies the autonomous navigation probl(omitted)elligent air-cushion vehicles (ACVs) for soft terrain. ACVs are able to use the l(omitted)tem to adjust the pressure under the travelling mechanism and thus able to improve the crossing ability on soft terrain, such as swamp, beach and desert. By taking advan(omitted)tonomous navigation and autom(omitted)ol techniques, intelligent ACVs may substitute people in dangerous t...
目录:
摘要第5-7页
ABSTRACT第7-14页
图表索引第14-18页
符号说明第18-20页
第1章 绪论第20-47页
  ·论文选题的意义第20-21页
  ·气垫车辆的研究和应用第21-30页
    ·气垫技术概述第21-23页
    ·气垫车辆的研究和应用第23-28页
    ·混合式气垫车辆的研究和应用第28-30页
  ·智能车辆自主导航研究第30-46页
    ·环境感知技术第32-35页
    ·运动规划技术第35-37页
    ·人工势场法第37-41页
    ·运动控制技术第41-42页
    ·模糊PID 控制第42-46页
  ·本文的研究内容第46-47页
第2章 气垫车建模第47-70页
  ·引言第47页
  ·气垫车结构建模第47-52页
    ·总体模型第47-48页
    ·垫升系统模型第48-50页
    ·驱动系统模型第50-51页
    ·原理样车第51-52页
  ·气垫车动力学建模第52-69页
    ·坐标系和自由度的定义第52-55页
    ·动能、势能、耗散能第55-61页
    ·外力分析第61-65页
    ·广义力第65-67页
    ·动力学方程第67-69页
  ·本章小结第69-70页
第3章 基于分步求解策略的土壤参数识别第70-99页
  ·引言第70-72页
  ·基于g-EKF 算法识别推力相关土壤参数第72-88页
    ·g-EKF 算法描述第72-77页
    ·数据采样点选取规则的建立第77-82页
    ·推力相关土壤参数的估值流程第82-85页
    ·g-EKF 算法评估第85-88页
  ·基于对数均值法识别垂向力相关土壤参数第88-94页
    ·履带垂向力与沉陷深度的关系第89-90页
    ·履带垂向力方程的对数变换第90页
    ·垂向力相关土壤参数的估值流程第90-91页
    ·算法准确性评估第91-93页
    ·对万向轮垂向力相关土壤参数的估值计算第93-94页
  ·基于最小二乘法识别推土阻力相关土壤参数第94-96页
    ·推土阻力的计算及其相关土壤参数的估值第94-95页
    ·算法准确性评估第95-96页
  ·分步估值准确性的递次影响第96-98页
    ·第一步的估值准确性对第二步的影响第96-97页
    ·第一步和第二步的估值准确性对第三步的影响第97-98页
  ·本章小结第98-99页
第4章 基于自适应蜜蜂算法的气垫车能耗优化第99-124页
  ·引言第99页
  ·气垫车能耗建模第99-107页
    ·垫升系统能耗模型第99-101页
    ·驱动系统能耗模型第101-103页
    ·围裙飞高、弹簧变形量和行走机构沉陷量之间的约束关系第103-105页
    ·总能耗模型第105-107页
    ·能耗方程分析第107页
  ·自适应蜜蜂算法第107-111页
    ·算法的仿生学灵感:蜂群觅食机制第107-109页
    ·算法流程第109页
    ·邻域范围自适应调节机制第109-111页
  ·算法评估第111-123页
    ·优化器参数的设置第111页
    ·ABA 在多种土壤工况下的算法可行性研究第111-115页
    ·邻域范围自适应调节机制的运行演示第115-116页
    ·ABA 的优化准确性和优化效率评估第116-119页
    ·土壤参数估值准确性对能耗优化的影响第119页
    ·优化器参数对优化准确性和优化效率的影响第119-123页
  ·本章小结第123-124页
第5章 基于人工势场法的气垫车运动规划第124-159页
  ·引言第124页
  ·人工势场的建立第124-140页
    ·目标物吸引势和吸引力第125页
    ·障碍物排斥势和排斥力第125-133页
    ·动力学安全势和安全力第133-138页
    ·能耗经济势和经济力第138-139页
    ·总虚拟势和虚拟力第139-140页
  ·基于人工势场的车速瞬态目标值计算第140-147页
    ·车速目标值的分步求解策略第140-141页
    ·速率目标值求解第141-147页
  ·关于人工势场建立和运用中几点问题的讨论第147-152页
    ·关于势函数各构成项中系数和指数的讨论第147-150页
    ·关于局部最小值陷阱问题的讨论第150-151页
    ·关于运动规划实施频率的讨论第151-152页
  ·气垫车运动规划仿真试验第152-158页
    ·车辆位置对人工势场分布的影响第152-153页
    ·车辆平动速度对人工势场分布的影响第153-155页
    ·车辆转动速度对人工势场分布的影响第155页
    ·目标物速度和障碍物速度对人工势场分布和运动规划结果的影响第155-158页
  ·本章小结第158-159页
第6章 基于模糊PID 技术的气垫车运行控制第159-171页
  ·引言第159-160页
  ·气垫车控制系统第160-166页
    ·控制系统的总体结构第160页
    ·双环控制子系统第160-161页
    ·模糊PID 控制器第161-166页
  ·气垫车运行控制仿真试验第166-170页
    ·气垫车的运动过程第166-168页
    ·模糊PID 控制器的工作情况第168-170页
  ·本章小结第170-171页
第7章 全文总结第171-174页
  ·主要工作和结论第171-172页
  ·文章创新点第172-173页
  ·研究展望第173-174页
参考文献第174-190页
攻读博士学位期间发表(录用)的论文第190-192页
攻读博士学位期间参加的科研项目第192-193页
致谢第193-197页
附件第197页
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