基于滑模观测器的铰接矿车轮胎力级联估计
武仲斌1
赵岩松2
李浩文2
张君2
邢晨3
任志勇3
1.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,山西 太原 030006;太原理工大学 机械与运载工程学院,山西 太原 0300242.太原理工大学 机械与运载工程学院,山西 太原 0300243.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,山西 太原 030006
摘要：矿山特种车辆橡胶实心轮胎或聚氨酯填充轮胎多为非标准化定制轮胎,给轮胎模型的参数辨识过程造成了诸多不便,车辆固有的复杂非线性特性也对轮胎力的获取造成了诸多限制.为此,针对矿用铰接式特种车辆,采用了一种降阶-级联结构的滑模观测器,在更低成本和占用更少运算资源的前提下实现对矿用铰接式车辆纵向和侧向轮胎力的准确、稳定估计.通过整理和解耦铰接车 8自由度水平动力学模型以实现对铰接车动力学特性的描述,以此为基础逐级构建轮胎力观测器,结合滑模控制算法设计了降阶-级联滑模观测器,并引入饱和函数以减少抖振.针对矿用铰接式支架搬运车的典型作业场景,设计了稳态圆周转向综合测试以及动态综合测试试验工况,以铰接车试验平台为对象进行了试验验证,通过采集和记录相关数据实现在Matlab/Simulink环境下对轮胎力进行重构和估计,并进行对比.同时,引入ERMS和ERMS,P指标以评价和分析轮胎力级联观测器的精度.结果表明,基于滑模算法的轮胎力降阶-级联观测器收敛速度快,在 2种工况下各轮胎力估计结果的均方根百分比误差均在 15%以内,后车体侧向力估计结果的均方根百分比误差不超过 8%,整体能够较为有效地捕捉和重现轮胎力的动态变化.
关键词：矿用车辆轮胎力估计实心轮胎滑模观测器分布式驱动
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52204173)国家重点研发计划(2024YFB4711001)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-16（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 255-266 )
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