无碳小车轨迹建模与参数优化

作者简介：卞玉帅（1990—），男，山东济宁人，本科，能源与动力工程专业，研究方向为内燃机方向。

无碳小车行走及转向的能量全部由给定重力势能转换而来，小车绕桩数量越多，前进距离越长，性能越好。

因此对无碳小车运动规律的研究对提高其性能具有重要意义。

1无碳小车整体结构为适应大赛赛题，无碳小车整体结构设计为三轮结构，前轮转向，后轮驱动，并且两后轮中一轮为主动轮，一轮为从动轮。

具体结构如图1所示。

图1无碳小车整体结构示意图2驱动系统建模分析小车行驶，当重物缓慢下落dh 时，通过牵引线带动绕线轴转动，绕线轴与后轮轴通过齿轮传动,传动比为i 12，则主动轮A 前进的距离：ds =Rdhr 1i 12绕线轴与转向系统的曲柄轴通过皮带传动，传动比为i 13，曲柄L1转过的角度：d β=dhr 1i 133转向系统的建模分析转向系统由空间RSSR 机构组成，建模求解曲柄L1的输入角β和摇杆L3的输出角θ之间的关系。

建立空间直角坐标系，具体如图2所示。

图2转向系统中空间RSSR 机构示意图铰接点坐标：A(0,0,z 0)，D(x 0,0,0)，B(x b ，y b ，z b )，C(x c ，y c ，z c )设计时特别要求：z c =z 0，并且当曲柄L1绕OZ 轴转动到YOZ 平面内时，摇杆L3与OZ 轴保持平行。

由几何原理得出：l 22=(x b -x c )2+(y b -y c )2+(z b -z c )2(1)根据三角关系可得：x by b z b =l 1cos βl 1sin βl 3 (2)x cy c z c=x 0+l 3cos θl 3sinθ(3)将式（2）（3）代入式（1）得：l 12-l 22+2l 32+x 02-2x 0l 1cos β=(2l 1l 3cos β-2x 0l 3)cos θ+2l 32sin θ设A=2l 1l 3cos β-2x 0l 3B=2l 32C=-(l 12-l 22+2l 32+x 02-2x 0l 1cos β)则原式可写为：Acos θ+Bsin θ+C=0求解上式得：θ=arcsinC A 2+B2姨姨姨-arcosA A 2+B2姨姨姨4小车行走轨迹4.1A 轮行走轨迹无碳小车前轮为转向轮，A 轮为主动轮，B 轮为从动轮。

浅谈“S形”无碳小车的轨迹调试“S形”无碳小车的轨迹调试是指对无碳小车进行动态测试和参数调整，以实现预定的S形轨迹。

本文将从以下几个方面进行浅谈。

一、前期准备在开始轨迹调试之前，需要将无碳小车的机构、传感器和控制器等部分进行安装和调试。

确保其能够准确和稳定地运行，并正常地接收和处理各种数据。

二、实验环境在进行轨迹调试时，需要找一个平整、宽敞且无干扰性的实验环境，如实验室、室外平地等。

在进行轨迹调试之前，需要将环境中的杂物清理干净，以免对无碳小车的运行造成干扰。

三、轨迹设计在进行轨迹调试之前，需要根据实际的需求设计出预定的S形轨迹，并确定其长度、宽度、曲率等参数。

对于初学者来说，可以选择较为简单的S形轨迹进行测试和调整。

在轨迹设计之后，需要将其转换为机器人运动控制所需的数据格式，以便后续的编程。

四、运动学模型为了实现预定的S形轨迹，需要建立无碳小车的运动学模型。

在运动学模型中，需要考虑无碳小车的物理结构、传动机构、惯性和阻尼等因素的影响。

通过运动学模型，可以计算出无碳小车在不同条件下的运动状态，如位置、速度、加速度、转角等参数，并根据实际情况进行参数调整。

五、控制算法为了实现预定的S形轨迹，需要选择一种适合的控制算法。

在控制算法中，需要考虑无碳小车的运动状态和环境变化等因素的影响。

通过控制算法，可以实现对无碳小车的控制和调节，以达到预定的目标。

六、调试过程在进行轨迹调试过程中，需要不断地进行测试和调整。

首先，需要对无碳小车进行静态测试，检查其各个部分是否安装稳定，传感器是否准确，控制器是否正常工作等。

然后，需要对无碳小车进行动态测试，测试其运动状态和参数，并对其进行调整。

在调整过程中，可以通过手动控制和程序调节两种方法，对无碳小车的参数进行调整，以实现预定的S形轨迹。

七、总结通过轨迹调试过程，可以深入了解无碳小车的运动学特性和控制算法，并实现预定的S形轨迹。

在调试过程中，需要认真分析各种数据和参数，并进行适当的调整。

作者简介:卞玉帅(1990—),男,山东济宁人,本科,能源与动力工程专业,研究方向为内燃机方向。

无碳小车行走及转向的能量全部由给定重力势能转换而来,小车绕桩数量越多,前进距离越长,性能越好。

因此对无碳小车运动规律的研究对提高其性能具有重要意义。

1无碳小车整体结构为适应大赛赛题,无碳小车整体结构设计为三轮结构,前轮转向,后轮驱动,并且两后轮中一轮为主动轮,一轮为从动轮。

具体结构如图1所示。

图1无碳小车整体结构示意图2驱动系统建模分析小车行驶,当重物缓慢下落dh 时,通过牵引线带动绕线轴转动,绕线轴与后轮轴通过齿轮传动,传动比为i 12,则主动轮A 前进的距离:ds =Rdhr 1i 12绕线轴与转向系统的曲柄轴通过皮带传动,传动比为i 13,曲柄L1转过的角度:dβ=dhr 1i 133转向系统的建模分析转向系统由空间RSSR 机构组成,建模求解曲柄L1的输入角β和摇杆L3的输出角θ之间的关系。

建立空间直角坐标系,具体如图2所示。

图2转向系统中空间RSSR 机构示意图铰接点坐标:A(0,0,z 0),D(x 0,0,0),B(x b ,y b ,z b ),C(x c ,y c ,z c )设计时特别要求:z c =z 0,并且当曲柄L1绕OZ 轴转动到YOZ 平面内时,摇杆L3与OZ 轴保持平行。

由几何原理得出:l 22=(x b -x c )2+(y b -y c )2+(z b -z c )2(1)根据三角关系可得:x b y b z b []=l 1cosβl 1sinβl 3[](2)x cy c z c[]=x 0+l 3cosθl 3sinθ[](3)将式(2)(3)代入式(1)得:l 12-l 22+2l 32+x 02-2x 0l 1cosβ=(2l 1l 3cosβ-2x 0l 3)cosθ+2l 32sinθ设A=2l 1l 3cosβ-2x 0l 3B=2l 32C=-(l 12-l 22+2l 32+x 02-2x 0l 1cosβ)则原式可写为:Acosθ+Bsinθ+C=0求解上式得:θ=arcsinCA 2+B2√()-arcosAA 2+B2√()4小车行走轨迹4.1A 轮行走轨迹无碳小车前轮为转向轮,A 轮为主动轮,B 轮为从动轮。

浅谈“S形”无碳小车的轨迹调试“S形”无碳小车是一种无人驾驶的电动汽车，具有自动导航和轨迹控制功能。

在实际应用中，调试小车的轨迹是非常重要的，可以保障小车在行驶过程中的安全性和稳定性。

下面就浅谈一下“S形”无碳小车的轨迹调试。

在进行轨迹调试之前，需要对小车进行一些准备工作。

首先是确保小车的陀螺仪和加速度计等传感器的正常工作。

这些传感器可以帮助小车进行姿态感知和运动状态的监测，对于轨迹调试非常重要。

需要对小车的电机和轮子进行校准，确保小车在行驶时能够保持直线运动。

接下来，可以进行轨迹调试的具体步骤。

首先是选择合适的测试场地。

场地的平整度和路面的摩擦系数对于小车的轨迹调试有很大的影响，因此需要选择一块平坦且摩擦系数适中的地方进行测试。

测试场地最好是一个封闭的区域，这样可以减少外界干扰。

在测试之前，需要对小车进行一些初始设置。

首先是设置小车的初始位置和初始速度。

在“S形”轨迹调试中，小车的初始位置通常是居中且静止的。

初始速度可以根据具体情况来设置，一般选择一个较小的速度来进行调试。

开始进行轨迹调试之后，可以通过调整小车的操控参数来实现理想的轨迹。

常见的操控参数包括车体的横向加速度和转向角速度等。

通过调整这些参数，可以让小车在行驶过程中保持平稳且准确的轨迹。

在调试过程中，可以通过观察小车的行驶情况和实时数据来判断调试参数是否合理。

调试过程中可能会遇到一些问题，比如小车偏离轨迹、转弯时失稳等。

针对这些问题，可以通过调整操控参数和传感器数据的反馈来解决。

如果小车偏离轨迹，可以增加车体的横向加速度来纠正偏离，如果转弯时失稳，可以减小转弯时的速度来增加稳定性。

进行轨迹调试时要注意安全。

在测试过程中，需要确保周围没有障碍物和行人，并做好安全预防措施。

小车的速度和角度调整要逐步进行，避免突然变化导致控制不力。

轨迹调试是保障“S形”无碳小车安全稳定行驶的关键环节。

通过对小车传感器和电机的校准，选择合适的测试场地，并通过调整操控参数来实现理想的轨迹。

浅谈“S形”无碳小车的轨迹调试随着环保意识的日益增强，无碳出行已成为现代社会的热点话题，无碳小车作为环保出行的一种新型选择，受到了越来越多人的关注和青睐。

作为无碳小车中的佼佼者，S形无碳小车因其优异的性能和独特的设计备受消费者青睐。

S形无碳小车的轨迹调试是非常重要的一环，它直接影响了无碳小车的稳定性和行驶效果。

今天，我们就来浅谈一下S形无碳小车的轨迹调试。

我们需要明确一点：什么是S形无碳小车的轨迹调试？简单来说，轨迹调试就是通过调整车辆的悬挂系统和车轮的位置，使车辆在行驶过程中保持稳定的状态，同时确保车轮与地面的接触面积最大化，以提高行驶的安全性和舒适性。

在进行S形无碳小车的轨迹调试时，需要特别关注以下几个方面：轮胎的调整是轨迹调试的重中之重。

轮胎的状态直接关系到车辆的行驶稳定性和操控性，因此在轨迹调试时，要确保轮胎的气压适中，轮胎花纹清晰，轮胎的磨损程度均匀。

还要根据车辆的实际使用情况来调整轮胎的对称度和接地面积，以保证车辆在行驶过程中的稳定性。

车身的重心调整也是轨迹调试的重要环节。

S形无碳小车的设计独特，因此在调整车身的重心时要特别小心。

通过调整悬挂系统和车身高度，可以使车身的重心更加稳定，从而提高车辆的转弯性能和抗侧倾能力。

还需要注意车轮的对称性和润滑性。

车轮的对称性对车辆的轨迹调试至关重要，只有在保证车轮的对称性的情况下，车辆才能保持稳定的行驶状态。

良好的润滑性也可以减少车轮与地面的摩擦力，提高车辆的行驶效率。

在进行S形无碳小车的轨迹调试时，还需要考虑车辆的操控性和行驶安全性。

通过对车辆的转向系统和制动系统进行调试，可以提高车辆的操控性和行驶安全性。

还可以通过调整车辆的行驶轨迹，使车辆在行驶过程中更加稳定，减少翻车和侧翻的风险。

S形无碳小车的轨迹调试是非常重要的，它直接关系到车辆的行驶稳定性和操控性。

通过合理调试，可以提高车辆的行驶安全性和舒适性，为用户带来更好的出行体验。

希望通过本文的浅谈，能对S形无碳小车的轨迹调试有更深入的了解。

s 型无碳小车的设计说明1.小车行走轨迹的规划和计算小车的行走轨迹为正弦型曲线，最小振幅为200mm ，周期为2000mm 。

其运动轨迹为 ：后轮的参数设计：设计目标：小车行走水平距离S′=60m ，理论行走时间t 总=10min小车行走路线为正弦曲线，曲线振幅为200mm ，一个周期的水平距离为2000mm ，所以可得出曲线函数式：x y πcos 2.0= 计算曲线路程m x s 4.2)sin 2.0(11221=-+⨯=⎰ππ周期数n=2s '=30 所以总路程m s n s 72='= 周期T=t n =60030=20s 车身速度1 2.4/0.12/20s v m s m s t === 重物下降速度00.41//6001500h v m s m s t === 设绕绳轮半径为0r ，则02r n h π=所以00010.314/15000.0021231v w rad s r ===⨯ 又10v v = 10w w =设偏心轮偏心距为e ，半径为1r 前轮半径为2r ，后轮半径为r 5， 大带轮半径为r 3，小带轮半径为r 4 带轮传动比为i=3 则03w w = 01w w =4350.942/w iw w rad s ===05553550v v w r iw r i r v r ==== 所以050127.386r vr mmiv ==则后轮的直径为127.4mm,前轮直径60mm ，车底板总长180mm ，宽170mm带轮的参数设计已知功率W mgv P 15010== 转速min /926041r w n ==π1、确定计算功率ca P查得工作情况系数0.1=A K 故W P K P A ca 150115011*=⨯== 2、 选择带型选用Y 型带 3、 确定带轮的基准直径，并验算带速v 1）初选小带轮的基准直径。

由表查得取小带轮的基准直径mm d d 251= 2）验算带速s m n d v d /011775.010006092514.310006011=⨯⨯⨯=⨯=π3）计算大带轮的基准直径mm id d d d 7525312=⨯== 根据表查得，圆整为mm d d 712=4、 确定带的中心距a 和基准长度Ld1）根据式（8-20） )(2)(7.021021d d d d d d a d d +≤≤+ 1922.670≤≤a 2）初定中心距 mm a 1300=3）由式（8-22）计算带所需的基准长度mmmm a d d d d a L d d d d d 4151304)2571()2571(213024)()(22202122100≈⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-+++⨯=-+++≈ππ 由表8-2选带的基准长度mm L d 450=4）按式（8-23）计算实际中心距amm L L a a d d5.14720=-+= 5、 验算小带轮上的包角oo o ood d oa d d 907.1591303.57)2571(1803.57)(180121≥=--=--=α6、 计算带上的有效拉力Fe由1000*v Fe P =得N N vPFe 5662.0011775.0101501100010003=⨯⨯==- 阶梯轴的参数设计设重物在刚开始下降的瞬间加速下降的距离为0h设绕线一圈，则r h '=π20（r '为加速绕线处主动轴半径）...................(1) 又在这一过程中022ah v =...........................................(2) 0F mg ma -=........................................(3) Me r F ='0...........................................(4) 其中23310123.2105.35531.0--⨯=⨯⨯=⨯=r Fe Me 由以上四式可解出mmr mmh 124.233872.130='=转向机构和可调节机构的选取转向机构：本机构设计采用偏心轮+连杆+摇杆，其单位面积所受压力比较小而且接触面便于润滑，摩擦小制造方便能获得较高的精度。

基于Pro/E和Adams的无碳小车S型路径优化任务书1．设计的主要任务及目标1.1主要任务借助pro/e、Adams等软件，利用计算机辅助设计的手段完成无碳小车整体结构设计，完成小车的传动系统与转向系统的设计，完成小车的虚拟设计仿真以及对小车进行S路径优化分析。

1.2 目标完成符合比赛要求的无碳小车的整车设计，通过pro/e与Adams联合仿真的手段找到符合比赛要求的小车的实际轨迹，采用理论与实际轨迹对比的方法设计小车转向机构，使得小车在Adams虚拟软件下顺利完成比赛要求，并通过Adams模拟小车的实际运动情况，得到小车的速度变化曲线。

将小车模型导入Adams中对小车进行路径优化分析，完成小车行驶S字型路径的仿真操作，并显示出路径轨迹图像。

2．设计的基本要求和内容2.1基本要求设计符合比赛要求的无碳小车的理论运行轨迹，完成小车在理论运行轨迹下的转向机构、传动机构、原动机构的设计，完成无碳小车模型的建立。

2.2内容结合第二、三届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题要求，采用计算机辅助设计的手段完成无碳小车的整车设计，设计主要完成以下工作（1）了解并掌握Pro/E建模与Adams动力学仿真分析软件应用，掌握小车转向机构设计与分析；（2）转向机构的设计：采用偏心轮机构实现前轮的转向及各参数的确定；行走机构的设计：完成车轮结构的设计与尺寸参数的确定。

（3）完成小车设计对小车建模并仿真优化S字型路径。

3．主要参考文献[1] 孙桓,陈作模.机械原理.7版.北京：高等教育出版社,2010[2] 陆凤仪，钟守炎.机械设计.2版.北京：机械工业出版社,2011[3] 李增刚.ADAMS入门详解与实例.北京：国防工业出版社,2006[4] 汤修映，肖丹，刘岭，刘川，毛恩荣.ADAMS、Pro/E和ANSYS间数据的自动传输技术.农业机械学报，2011,42（6）:193-198[5] 范云霄,尤振环.基于ADAMS的凸轮设计.煤矿机械,2011(2)[6] 刘飞,张大伟.基于Pro/E和Adams的共轭凸轮设计与仿真.机械研究与应用,2011(5)[7] 徐岩.基于工程训练大赛作品无碳小车进行实物仿真的研究.现代企业教育, 2011(8)[8] 白雪,唐鹏达.机械传动无碳小车的设计构想.工业设计, 2011(8)[9] 周炜,易建军,郑建荣.ADAMS软件中绳索类物体的一种建模方法.现代制造工程,2004(5)[10] Ji huiling, Li lixin. Simulation anslysis and optimization design of front suspension based on ADAMS[J]. Mechanika,2012(3)[11] Bai Xianglin, Li Haoyu, Liu Faxian. Dynamic simulation of auto-centralizer for horizontal well traction robot based on ADAMS[J]. Petroleum Exploration and Development online,2010(37)4．进度安排基于Pro/E和Adams的无碳小车S型路径优化摘要：本次设计是利用Pro/E和Adams的结合应用来对无碳小车进行建模，仿真,以及S型路径的优化分析。

浅谈“S形”无碳小车的轨迹调试“S形”无碳小车是一种基于无碳轨道技术的新型交通工具，其特点是能够在特定的轨道上进行高速行驶，并且能够实现自主控制和自动导航。

在实际运营过程中，由于各种因素的影响，无碳小车的轨迹可能存在一些偏差，需要进行调试和优化，以保证其运行的稳定性和安全性。

本文将从设计原理、调试方法和效果评估三个方面对“S形”无碳小车的轨迹进行浅谈。

设计原理是无碳小车轨迹调试的基础。

无碳小车的设计原理是利用轨道上的磁场进行悬浮和推进，通过电磁力来实现小车的运动。

调试过程中需要根据原理进行参数设置，包括磁力和速度的控制，以及轨道的设计和布置。

在设计原理的基础上，可以根据实际情况进行调试和优化。

调试方法是无碳小车轨迹调试的关键。

调试方法需要根据实际情况进行选择和应用，常用的方法包括试错法、仿真模拟和实验验证等。

试错法是通过多次调试和实验，不断调整参数和修正错误，逐步优化小车的轨迹。

仿真模拟是利用计算机软件进行虚拟实验，通过模拟运行情况来调试轨迹。

实验验证是在实际运行环境中进行调试，通过观察和测试小车的运动轨迹来进行调整和优化。

调试方法需要根据实际情况进行选择和结合，以提高调试的效率和准确性。

效果评估是无碳小车轨迹调试的重要环节。

调试的目的是为了使无碳小车能够在轨道上稳定行驶，达到预期的效果。

需要对调试的结果进行评估和分析，包括小车的运行速度、悬浮稳定性和轨迹精度等方面。

评估的方法可以通过观察实际运行情况、测量数据和模拟分析等方式进行。

评估结果可以用于判断调试的效果，并进行进一步的调整和优化。

“S形”无碳小车的轨迹调试是一个复杂而关键的过程，需要结合设计原理、调试方法和效果评估进行。

通过科学合理的调试方法和有效的评估手段，可以使无碳小车的轨迹达到预期的目标，实现安全稳定地行驶。

相信随着技术的不断进步和完善，“S形”无碳小车将会在未来的交通出行中发挥越来越重要的作用。

浅谈“S形”无碳小车的轨迹调试一、“S形”无碳小车的轨迹特点我们来看一下“S形”无碳小车的轨迹特点。

所谓“S形”无碳小车，指的是一种结构紧凑、操控灵活的小型电动车辆，其整体形状呈现出S形曲线的特点。

这种车辆设计的初衷是为了让车辆能够更好地适应城市道路的复杂环境，提高车辆的通过性和操控性能。

在行驶过程中，“S形”无碳小车需要能够灵活应对各种复杂的曲线轨迹，这就要求车辆具有较高的稳定性和精准的操控性。

与传统的直线行驶相比，“S形”无碳小车在曲线轨迹上的要求更加苛刻，需要车辆能够通过加速、转向和制动等操作，实现对曲线轨迹的快速、稳定地适应和响应。

接下来，我们来谈谈“S形”无碳小车的轨迹调试方法。

轨迹调试是指通过对车辆的悬挂系统、转向系统、制动系统等关键部件进行调整和优化，使得车辆能够更好地适应曲线轨迹。

一般来说，轨迹调试可以分为静态调试和动态调试两个阶段。

静态调试主要是通过对车辆的悬挂系统进行调整，使得车辆在通过曲线轨迹时能够保持较好的姿态。

这包括了对悬挂系统的弹簧、减震器等部件进行调整，以及对车辆的重心高度、轮距等参数进行优化。

静态调试的关键是要使得车辆在曲线轨迹上行驶时，能够保持足够的侧倾角和抓地力，从而提高车辆的操控性和稳定性。

我们要强调一些“S形”无碳小车的轨迹调试注意事项。

需要充分了解车辆的设计和结构特点，以便能够更好地进行轨迹调试。

要注意对车辆的关键部件进行调试和优化，不仅要注重单个部件的性能，还要考虑到各个部件之间的协调和配合。

要注意在轨迹调试过程中保持安全，尤其是在动态调试阶段，需要通过专业的测试设备和场地来进行，以免发生意外。

“S形”无碳小车的轨迹调试是一个非常复杂和细致的工作，需要研究者和实践者深入分析车辆的特点和要求，结合相关的理论知识和实践经验，才能够取得理想的调试效果。

希望通过本文的介绍，能够为相关领域的研究和实践工作提供一些参考和帮助，推动无碳小车技术的进步和应用。