基于硬件在环的液罐车防侧翻控制方法研究

发布时间：2020-03-29 12:01

【摘要】：液罐车作为常用的液体运输车辆,具有质量大、重心高且不稳定、装载物危险性高等特点。车辆在行驶过程中遇到外部激励时,罐内液体质心很容易发生变化,降低车辆行驶稳定性,严重时会发生侧翻等危险交通事故。由于装载物的危险性高,在发生侧翻时,很容易造成罐内危险品的泄露,导致二次事故。本文将液罐车液罐假设为椭圆柱体,建立液罐车转弯时液罐内液体质心的计算模型以及液罐车考虑液体质心变化的动力学模型,以此为基础对液罐车的侧翻进行分析,并设计液罐车防侧翻控制方法,为液罐车的防侧翻研究提供参考。本文主要工作如下:(1)分析转弯时罐内液体的液面状态以及液罐车运动状态,推导椭圆截面上液面曲线的数学表达式;使用静力矩方法建立转弯时罐内液体质心的计算模型;分析液罐车的横向、纵向、侧倾、横摆运动及四个车轮的转动,建立液罐车考虑液体质心变化的非线性动力学模型;使用IPG/TruckMaker与MATLAB/Simulink对模型进行联合仿真,以证明模型的正确性和有效性。(2)对液罐车在危险工况下行驶时的侧倾及侧翻状态进行描述;选择横向载荷转移率(Larteral-Load Transfer Ratio,LTR)作为液罐车侧翻评价指标,并建立液罐车液体质心变化影响下的横向载荷转移率计算模型;通过对不同行驶工况下的液罐车进行仿真,得出防侧翻安全阈值并拟合出防侧翻安全曲面;依靠联合仿真模型,采用灰色关联度分析方法研究不同因素对液罐车侧翻的影响大小。(3)以横向载荷转移率偏差为输入,研究基于模糊PID控制的液罐车防侧翻控制算法;分析四个车轮制动力产生的横摆力矩,对横摆力矩进行分配;采用MATLAB/Simulink软件对防侧翻控制方法进行离线仿真,初步验证控制方法的有效性。(4)搭建基于dSPACE实时仿真系统的液罐车防侧翻控制硬件在环试验系统,在传统气压制动系统的基础上,增加电气比例阀单独控制各气室的压力;设计硬件在环试验方法,进行转向瞬态响应及鱼钩响应的液罐车防侧翻控制试验;对硬件在环试验结果进行分析,并与离线仿真结果进行对比,进一步验证控制方法的有效性。
【图文】：

2 章 液罐车的液体质心计算及其动力学模为了更好地进行液罐车防侧翻分析及控制，需建立精确的液罐车动液罐中装载液体的状态会随着车辆行驶状态的变化而变化，本章将椭圆柱体，研究液罐车中液体的质心位置变化，建立液罐车的动力学液罐车的液体质心计算及其动力学模型在进行受力分析时，合理设置坐标系可以使问题更直观，推导过程更文的研究中，主要用到两个坐标系，分别为液罐车坐标系 oxyz 及罐x'y'z'，如图 2-1 所示。

转 φ 角时所指方向为 z'轴的正方向。体质心的计算模型献及国标可知，根据液罐总容积以及装载液体的纵向防波板[73-75]，以有效减小液罐车加速或仅考虑转弯时液体的横向运动。体截面的计算模型止或者匀速运动时，液面处于静止状态且与水操作时，整车会受到离心力的作用，，液罐内的质心发生变化。在液体横向运动过程中，液面体截面为液面曲线与液罐椭圆相交后液面曲线知，所以只需要求出液面曲线，即可求出截面点，对液面曲线上某点 M(xi,yi)做受力分析，
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH22

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本文编号：2605940