臺灣博碩士論文加值系統

本研究為改善田間載具於低速轉向時，能減少內輪轉動位移差及縮小旋轉半徑，以適應極度限縮的轉向條件，例如曳引車於不規則之田間頭地或狹窄之十字路口轉向等。研究對象以三輪式無人載具為模型，並蒐集目前田間曳引機及國內汽車之相關尺寸為參考，建立數學模式並計算第三輪與前輪同步之旋轉中心，輔以PID控制器驅動第三輪配合前輪轉向，而載具之前兩輪係使用四連桿雙搖臂機構連動，並應用福氏方程式計算求得較適搭配之四連桿機構尺寸。
本研究結果顯示，依本實驗設計尺寸計算，若以三輪式無人載具第三輪配合前輪同步轉向控制與傳統轉向系統相比較，其旋轉半徑可減少19% 至29%。將可縮小轉向所需要之空間及避免產生後輪過切現象。最後以Solidworks軟體依前述資料建構模型，透過軟體之機構動態模擬功能確認模型能正常運作且與計算結果相符。

To reduce toeing out and the radius of gyration of a front wheel drive vehicle maneuvering through tight corners at low speeds, this thesis evaluated the dimensions of traction machines and designed the prototype of an autonomous three-wheeler with a four-bar equal-crank linkage steering mechanism for the front wheels and an active controlled driven rear wheel for overturning avoidance. The model of the synchronous gyration center of the wheels was proposed. A PID controller was then installed on the rear driven wheel with which allows the rear wheels to turn in the opposite direction when the front wheels are turning and results in a quicker and more efficient turning. The Freudenstein''s equation was employed to determine the optimal dimensions for the four-bar linkage mechanism of the prototype, too.
The final results indicate that the radius of gyration of a three-wheeler set up with the theoretical dimensions, can be reduced by 19% to 29% and the undercutting of the rear wheels can also be prevented. Established and simulated on Solidworks, the proposed model was validated.

表目錄................................................vi
圖目錄...............................................vii
第一章 前言............................................1
第二章 文獻回顧........................................3
2.1 阿克曼轉向系統.....................................3
2.2 轉向過度與轉向不足現象.............................5
2.3 四輪轉向系統.......................................6
2.4 福氏方程式.........................................8
2.5 對稱之福氏方程式..................................10
2.6 電樞式直流馬達系統與控制..........................12
2.7 PID控制理論.......................................14
第三章 三輪轉向數學模式之建構與控制模式...............20
3.1 三輪轉向基本模型數學模式之建置....................20
3.2 三輪式無人載具三輪轉向模型尺寸選用參考............23
3.3 前後輪整合轉向控制模式............................24
3.3.1 後輪轉向馬達控制參數............................25
3.3.2 整合前後輪轉向PID控制系統.......................26
第四章 實驗設備、材料與方法...........................29
4.1 模擬步驟..........................................29
4.2 驗證方式..........................................31
第五章 結果與討論.....................................32
5.1 三輪式無人載具第三輪轉向匹配控制與傳統三輪轉向控制轉向半徑之比較..............................................32
5.2 三輪式無人載具之左/右轉結果討論...................35
5.2.1 三輪式無人載具第三輪匹配控制之左/右轉轉向與傳統轉向內側車輪軌跡比較........................................35
5.2.2 三輪式無人載具第三輪轉向匹配控制之左/右轉轉向與傳統轉向外側車輪軌跡比較 ....................................35
5.2.3 三輪式無人載具第三輪轉向匹配控制之左/右轉轉向與傳統轉向外側車輪軌跡比較 ....................................36
5.3 軟體驗證結果與討論.................................38
5.3.1 利用福氏方程式求前輪四連桿轉向機構之適當尺寸.....38
5.3.2 以Solidworks 建模驗證旋轉中心相符性..............38
第六章 結論與建議......................................40
參考文獻...............................................41

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