МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕРОВНОСТЕЙ РЕЛЬЕФА НА КРЕН И ТАНГАЖ КОЛЁСНОГО РОВЕРА
Abstract
Аннотация. В работе представлена нелинейная пространственная динамическая модель четырёхколёсного мобильного робота (7 DOF), предназначенная для количественной оценки угловых колебаний крена и тангажа при движении по пересечённой местности. Кинематическое возмущение описано через формирующие фильтры случайного микропрофиля (стандарт ISO 8608) с учётом фазового запаздывания по осям и поперечной автокорреляции между колеями. В систему уравнений движения Лагранжа II рода интегрированы нелинейные граничные условия одностороннего контакта колеса с грунтом (эффект отрыва колеса). Выявлены резонансные режимы кинематического совпадения базы ровера с длиной волны профиля, приводящие к всплеску амплитуды тангажа до 11,4°. Установлено, что кратковременный отрыв опорного колеса при скоростях свыше 1,8 м/с провоцирует резкий скачкообразный рост дисперсии угла крена на 65–80%. Определены критические скоростные интервалы и оптимальные коэффициенты демпфирования подвески.
Ключевые слова: агроровер, математическое моделирование, динамика подвески, угол крена, угол тангажа, микрорельеф, ISO 8608, отрыв колеса, уравнения Лагранжа.
References
1. ISO 8608:2016. Mechanical vibration — Road surface profiles — Reporting of measured data. — Geneva: ISO, 2016. — 28 p.
2. Wong J. Y. Theory of Ground Vehicles. 4th Edition. — New York: John Wiley & Sons, 2022. — 560 p.
3. Динамика мобильных роботов и многозвенных транспортных комплексов / Под ред. В. А. Горелова. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. — 312 с.
4. Ding L., Gao H., Deng Z. Experimental study and terramechanics-based modeling of rover wheel-soil interaction // Journal of Field Robotics. — 2018. — Vol. 35, No. 4. — P. 557–576.
5. Mastinu G., Ploechl M. Road and Off-Road Vehicle System Dynamics Handbook. — Boca Raton: CRC Press, 2014. — 1000 p.
