基于三自由度模型的电动轮椅操纵稳定性优化与仿真

目的 提出一种电动轮椅三自由度模型，旨在优化轮椅转向时的操纵稳定性。方法 基于二自由度车辆模型，同时考虑车身惯性和侧向风的影响，引入转向行驶时的轮椅侧倾角，建立轮椅三自由度转向模型。分别对不同工况下电机角速度输入的侧向速度、质心侧偏角、横摆角速度和车身侧倾角响应进行仿真分析，以KS2电动轮椅为例设计轮椅转向实验，验证模型的合理性和可行性，以及该模型算法对轮椅操纵稳定性的优化效果。结果 加入三自由度模型算法的电动轮椅操纵稳定性能得到显著提高，响应曲线更加平滑。仿真结果表明，轮椅左右电机转向相同时，|V_L-V_R|/t越小操纵稳定性越好；|V_L-V_R|/t相同时，电机反向转动具有更好的转向机动性，但是操纵稳定性也随之降低。结论 仿真分析与实验结果具有较好的一致性，验证该模型具有合理性和可行性，该模型算法可以较好优化电动轮椅的操纵稳定性，可普遍适用于研究和分析不同轮椅转向时的操纵稳定性。