[发明专利]一种自主行驶铰接式车辆试验平台及其轴荷动态调整方法

说明书

本发明提供了一种自主行驶铰接式车辆试验平台及其轴荷动态调整方法，属于铰接式车辆的技术领域，该试验平台包括分段式框架结构车体、自主行驶系统和变轴荷配重系统；其中，分段式车体采用框架式结构，前后车体间具有横滚和横摆两个自由度；自主行驶系统能够实现各车轮的独立转矩控制和铰接转向控制；变轴荷配重系统能够通过组合滑移驱动前后配重的形式获得不同比例的轴荷，并进行整车前后轴荷的动态调整，在主动变轴荷模式下实现前后轴荷的主动趋优分配，在定比例轴荷模式下可测试不同轴荷比下整车控制算法的鲁棒性。本发明能够使铰接式车辆的轴荷分配更加合理，提高行驶稳定性，以及车辆控制系统开发测试效率和便捷性。

技术领域

本发明属于铰接式车辆的技术领域，具体公开了一种自主行驶铰接式车辆试验平台及其轴荷动态调整方法。

背景技术

随着社会经济和科学技术的快速发展，无人驾驶技术受到了广泛的关注。目前无人驾驶技术的研究和应用主要集中于传统车辆和标准结构化道路场景，针对工程车辆的无人自主行驶和无人化作业的关注相对较低。然而随着环保及能源问题的加剧，工程车辆也逐渐迈入了新能源时代，同时工程机械的发展越来越注重以人为本，逐步将人从繁重和复杂的操纵作业中解放出来，因而实现工程车辆的全自主无人化作业成为了一项新的探索。

铰接式车辆作为一种重要的工程机械，广泛应用于港口、农业和矿山等行业，具有转向半径小、控制灵活、承载能力强等特点。但是其线控底盘也存在着转向迟滞、横向稳定性和路径跟踪控制性能差等问题，以及上层感知、决策、规划算法的可靠性问题。解决以上技术问题不仅需要改进底盘动力学特性和整车控制算法，还需要依托实车测试获取大量的试验数据，然而基于量产车辆改装试验车辆的成本较高，测试功能单一，且庞大的车体，不易于试验的开展，因而需要一种铰接式车辆的通用测试平台。

发明内容

为了提高铰接式车辆的行驶稳定性，拓展试验车辆的测试功能，缩短整车控制系统开发周期，提高测试效率及便捷性，本发明提供了一种自主行驶铰接式车辆试验平台及其轴荷动态调整方法。

上述自主行驶铰接式车辆试验平台，包括分段式车体、自主行驶系统和变轴荷配重系统；分段式车体包括前车体、后车体和摆转体，前车体和后车体通过摆转体连接，具有横滚和横摆两个自由度，前车体和后车体上均设置有车轮，前车体上车轮的中心连线为前轴，后车体上车轮的中心连线为后轴；变轴荷配重系统包括前端配重装置和后端配重装置；前端配重装置与前车体的前端连接，包括前端配重加载区和前端配重驱动单元，前端配重加载区用于加载配重，前端配重驱动单元用于调节前端配重加载区与前轴间距；后端配重装置与后车体的后端连接，包括后端配重加载区和后端配重驱动单元，后端配重加载区用于加载配重，后端配重驱动单元用于调节后端配重加载区与后轴间距；自主行驶系统可控制各车轮的独立转矩，控制前车体和后车体间的铰接转向角度，以及通过配重驱动单元控制配重加载区与车轴间距从而控制轴荷分配。

进一步地，自主行驶系统包含上层感知计算系统和下层控制执行系统，上层感知计算系统包括感知单元和计算单元，下层控制执行系统包括整车控制单元、分布式电驱动/制动单元和线控铰接转向单元；计算单元中运行无人驾驶决策规划算法，并结合感知单元获取的环境信息，实时规划行驶轨迹；整车控制单元中运行整车控制算法，并通过分布式电驱动/制动单元控制每个车轮的独立转矩、通过线控铰接转向单元控制前车体和后车体间的铰接转向角度、通过配重驱动单元调节配重加载区与车轴的间距；变轴荷配重系统具有主动变轴荷和定比例轴荷两种工作模式，在主动变轴荷工作模式下可实现前后轴荷的主动趋优分配，优化驱动力和转向力分配；在定比例轴荷工作模式下可测试不同轴荷分配下整车控制算法的鲁棒性。

进一步地，前端配重装置为货叉与滑板组合式，包括固定在前车体前端的前货叉以及滑动设置在前货叉上的滑板，前端配重驱动单元采用前电动推杆；滑板为前端配重加载区，与前货叉通过前电动推杆连接，滑板可直接放置标准配重砝码或组合成不同容积的货箱，货箱加载均质散装配重物。