拖拉机动量飞轮主动防侧翻控制与模型试验研究

发布时间：2021-06-10 15:18

　　针对拖拉机侧翻致死致伤事故仍时有发生的问题,基于旋转刚体加速时的反向施矩原理,以反作用动量飞轮为执行元件,提出了从主动安全角度解决拖拉机侧翻问题的研究方法。通过构建拖拉机动力学系统数学模型,解析了整机侧翻行为的动态演变机理。为保证拖拉机主体结构的完整性,将动量飞轮置于拖拉机前部,取代传统静态配重的同时可主动提供防侧翻力矩。应用Matlab/Simulink软件,对反作用飞轮的回稳过程进行了基于PID控制的有效性仿真分析,同时设计并搭建了比例模型试验平台,对主动施矩飞轮的回稳控制效果进行了试验验证。结果表明,装备飞轮的拖拉机与无控制组对比,在一次试验中可多次实现整机的防侧翻控制,使整机防侧翻性能得到明显改善,且不同行驶工况下的试验数据与仿真结果的相关性较强,充分验证了本文拖拉机侧翻动力学模型的有效性。 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(S2)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

斜坡行驶拖拉机受力分析

以1为失稳阈值，当拖拉机处于稳定状态时，重力的侧向分力较小，此时EP小于1。随着整机侧倾角的增大，EP持续增大，直至重心处于侧倾轴线正上方时EP达到1，整机处于临界失稳状态。当整机重心越过侧倾轴时，EP大于1，若没有外界干预将发生侧翻事故。该指标即为整机侧向稳定性的动态评价监测与主动控制依据。图2为基于动量飞轮的拖拉机主动防侧翻控制策略。2 比例模型试验平台搭建

驱动单元由ZS-H1B型双路H桥直流电机驱动模块、永磁直流驱动电机、齿轮减速器以及人字花纹模型轮胎组成，如图4所示。飞轮-电机单元由反作用施矩飞轮、驱动电机及霍尔编码器等组成，其整机位置布置如图5所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]农业拖拉机关键技术发展现状与展望[J]. 谢斌,武仲斌,毛恩荣.  农业机械学报. 2018(08)
[2]基于虚拟样机技术的轮式拖拉机侧倾稳定性研究[J]. 张文华,张维强,鲁植雄,王兵,童邦.  机械强度. 2017(01)

博士论文
[1]铰接转向车辆侧倾失稳机理及主动防倾翻控制方法研究[D]. 李学飞.吉林大学 2014

硕士论文
[1]车辆侧翻预警及半主动悬架防侧翻优化控制研究[D]. 杨益.吉林大学 2018
[2]汽车侧翻双飞轮控制方法研究[D]. 王宪宇.南京航空航天大学 2008



本文编号：3222620