(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211083673.9 (22)申请日 2022.09.06 (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310018 浙江省杭州市江干区下沙高 教园白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 顾敏明　龚嘉豪　 (74)专利代理 机构 无锡市汇诚永信专利代理事 务所(普通 合伙) 32260 专利代理师 朱晓林 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) B66F 9/24(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种电动叉 车的运动学建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种电动叉车的运动学建模 方法， 包括叉车自身运动学模型、 电机加速度与 叉车车身加速度转换模型、 电机转角与叉车前轮 转角转换模 型。 本发明先通过分别建立叉车自身 运动学模型、 电机加速度与叉车车身加速度转换 模型、 电机转角与叉车前轮转角转换模型， 然后 将叉车自身运动学模型、 电机加速度与叉车车身 加速度转换模 型、 电机转角与叉车前轮转角转换 模型相结合得到电动叉车的运动学精确模型， 该 模型考虑了叉车真实的工作工况， 描述了电机的 转角、 速度与地面坐标系之间的联系； 从而解决 叉车期望位置的精确运动控制。 权利要求书4页 说明书10页 附图2页 CN 115544727 A 2022.12.30 CN 115544727 A 1.一种电动叉车的运动学建模方法， 其特征在于， 包括叉车自身运动学模型、 电机加速 度与叉车车身加速度转换模型、 电机转角与叉 车前轮转角转换模型的建立； 步骤一： 确立叉 车自身运动学模型 首先建立X， Y为标识的固定地面坐标系， 其次建立以叉车质心P为质点， x轴为叉车运动 的纵向， y轴为叉 车运动的侧向的车身坐标系； δ表示叉车前轮的转角， βf表示前轮的侧偏角， βr1、 βr2表示后轮的侧偏角， 侧偏角在轮胎 产生横向的侧向力为Fyf、 Fyr1、 Fyr2， 轮胎侧向力的作用下控制叉 车的转向运动； 叉车系统 的纵向特性受到轮胎纵向力影响， 在轮胎滑移率、 地面摩擦力、 车身重量的影 响下叉车的轮胎会产生Fxf、 Fxr1、 Fxr2的纵向力， 轮胎纵向力的作用下控制叉 车的纵向运动； 上述叉车各轮胎力的作用于叉车质心P点， 用β 表示叉车的质心侧偏角， ψ表示叉车质心 的航向角， U、 V分别表示质心P在车身坐标系的横向、 纵向速度， v表示质心P的矢量运动速 度， r表示叉车质心的横摆角速度， lf表示质心到前轮中心轴的距离， lr表示质心到后轮中心 轴的距离， dr表示叉车两个后轮轴距； 对叉车轮胎作如下假设， 1)对于一辆高速运动的叉车而言轮胎的侧向力在侧偏角β小于4 °时可以视为线性增 加； 2)叉车在运动过程中轮胎的侧偏角 β 极小； 在上述假设的基础上， 得到叉 车数学模型如下： Fy＝m*ay      (1) 其中轮胎侧向力由Fy表示， 叉车质量由m表示， 侧向加速度由αy表示， F＝Iz*ar      (2) 其中叉车的车身横摆转动惯量由Iz表示， 叉车车身横摆转动加速度由αr表示， 对上述(1)式改写可 得 对上述(2)式改写可 得 轮胎侧向力与前轮转角线性的关系可 得 Fyr＝Kf*βf    (5‑1) Fyr1＝Kr1*βr1    (5‑2) Fyr2＝Kr2*βr2    (5‑3) 其中， 其中， 前轮胎侧向力、 后轮胎1侧向力、 后轮胎2侧向力分别由Fyf、 Fyr1、 Fyr2表示， 前 轮侧偏刚度、 后轮1侧偏刚度、 后轮2侧偏刚度分别由Kf、 Kr1、 Kr2表示， 前轮侧偏角、 后轮1侧偏 角、 后轮2侧偏角由βf、 βr1、 βr2表示， 由于在叉车的实际行驶过程中侧偏角β 很小， 可以近似认为U＝v*cosβ ≈v， V＝v*sinβ ≈v*β， 同时dr在与叉车行驶长度的比较中忽略不计， 令dr≈0得βr1≈βr2， 前轮的侧 偏角、 后 轮1、 后轮2的侧偏角可 得权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115544727 A 2将(6)至(8)式代入上述(5 ‑1)、 (5‑2)、 (5‑3)式可得 后轮1侧偏刚度Kr1和后轮2侧偏刚度Kr2相同， 因此， Fyr1＝Fyr2， 另外， 令Kr1＝Kr2＝Kr， Fyr ＝Fyr1＝Fyr2， 对上述(3)式改写可 得 对上述(4)式改写可 得 由于在叉 车行驶时βf很小， 令si nβf≈0， cosβf≈1， 上述(12)式改写可 得 将(9)式、 (10)式和(1 1)式代入上述(13)式与(14)式可 得 由叉车航向角 ψ与叉 车质心横摆角速度r的关系得 由叉车速度v与加速度α 得关系得权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115544727 A 3