基于侧倾力矩控制的铰接转向工程车辆主动安全控制研究

发布时间：2020-06-09 15:43

【摘要】：铰接转向工程车辆因具有转向半径小、作业效率高、机动性能好等优点被广泛使用,但变结构、变载荷、变质心的特点,且常作业于非结构路面,导致其稳定性较差,侧倾翻事故频频发生。以翻车保护结构(Roll-Over Protective Structure,ROPS)为代表的被动保护不能从根本上解决问题,实现其失稳预警及主动安全控制是最有效的方法。本文根据铰接转向工程车辆的结构特点和失稳规律,建立了失稳预警参考模型,研究了侧翻失稳预警算法,并根据陀螺的进动效应开发了基于单框架控制力矩陀螺机构的主动安全控制方法。论文的具体工作如下:(1)搭建了考虑侧倾和横摆的铰接转向工程车辆失稳预警参考模型。对铰接转向工程车辆的车体结构特性和侧向失稳过程进行分析,利用朗格朗日第二类方程建立了考虑侧倾和横摆的铰接转向工程车辆四自由度失稳预警参考模型,通过物理样机模型试验验证失稳预警参考模型的正确性。(2)完成了基于TTR动态门限值的失稳预警算法。利用前文建立的失稳预警参考模型,选取稳态余量角为失稳判断指标,建立了基于TTR(Time to rollover)动态门限值的失稳预警算法,从软件层面和硬件层面设计开发了侧翻预警控制器,利用低速和高速匀速圆周运动工况,验证了该预警算法的准确性和实时性。(3)完成了基于单框架控制力矩陀螺的主动安全控制方法。基于虚拟样机技术和模块化的设计思想,设计开发了单框架控制力矩陀螺机构,建立了包含单框架控制力矩陀螺机构和铰接转向工程车辆系统的动力学模型。制定了基于TTR侧翻预警的防侧翻控制算法,采用LMI鲁棒控制方式得到最优附加侧倾力矩,并在MATLAB中做了仿真分析,验证了控制算法的有效性。最后搭建了铰接转向工程车辆主动安全控制实验平台,在物理样机车上验证了该侧翻预警控制器可以有效的进行铰接转向工程车辆侧翻预警,并通过报警装置提醒驾驶员谨慎做,从而避免侧翻事故的发生。综上所述,本文主要研究了铰接转向工程车辆失稳预警算法及主动安全控制方法,增加了铰接转向工程车辆的稳定性与安全性。
【图文】：

内车辆的危险程度，与侧翻门限值作对比，如果大于侧翻门限值，则触发声光报逡逑警器警示驾驶员，如果小于侧翻门限值，则进入下一个周期进行侧翻预警计算。逡逑车辆防侧翻预警系统工作原理图如图１．２所示。逡逑６逡逑

学者基于公路车辆的防抱死系统（ＡＢＳ）邋＾＿５３１和电子稳定装置（ＥＳＰ）邋１５４＿５７＞等对逡逑其进行了大量的研究，，得到了一些成果对铰接转向工程车辆的主动安全控制有逡逑一定的借鉴作用。基于摆动桥控制［５８＿６１］是一种比较新颖的方法，如图１．３所示，逡逑当车辆行驶在安全阈值范围内时摆动桥可以自由摆动，保证摆动桥的基本功能；逡逑当车辆处于高速转弯、斜坡作业等状态下，车辆的侧倾稳定性超出了安全阈值，逡逑８逡逑
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU603

【参考文献】

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本文编号：2704901