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搅拌运输车防侧翻动力学分析及控制方法研究
| 论文题名： | 搅拌运输车防侧翻动力学分析及控制方法研究 |
| 关键词： | 搅拌运输车;防侧翻控制;联合仿真;动力学分析 |
| 摘要： | 随着搅拌运输车数量的增长，造成的交通事故逐年增加，不仅造成巨大的经济损失，同时也会危及人们的生命安全。由于在常规运输工况下，搅拌运输车处于边搅拌边运输的状态，因此与其他重载货运车辆相比，不仅具有运载重量大，重心位置较高等特点，而且其整车质心会向左偏移。尤其是在转向过程中，在拌和料的影响下，搅拌运输车质心会产生更大的偏移，其侧向加速度和侧倾角易超出侧翻极限而发生侧翻。因此，对搅拌运输车运输稳定性和安全性的研究显得十分重要。 本文在阐述搅拌运输车和搅拌筒基本构造和作用机理的基础上，通过对搅拌筒的力学分析，以及搅拌运输车侧翻影响因素的分析，计算求解了搅拌筒质心在静态、搅拌状态、转向状态下的位置，确定了搅拌运输车质心在转向工况下的偏移量。建立了搅拌运输车的转向运输条件下侧翻临界状态的力学模型，应用Matlab/Simulink软件，通过实例分析了装载率对临界倾翻角的影响、转弯半径和横向坡度角对临界侧翻速度的影响、方向盘转角和转弯半径的关系，确定了满载平地右转弯运输工况最容易发生侧翻。 通过侧倾-横摆稳定机理的分析，确定了横摆运动对侧倾运动的影响，选取差速制动控制策略，基于最优控制原理和PID控制原理，应用Matlab/Simulink软件建立了搅拌运输车的防侧翻控制系统，并应用Trucksim和CATIA软件建立了搅拌运输车仿真模型，分别选取了三种不同速度70km/h、50km/h、30km/h，在施力口控制和未施加控制下，对比分析了鱼钩工况、双移线工况、正弦工况、角阶跃工况四种仿真试验工况中的侧向加速度、横摆角速度和侧倾角的变化曲线，得出搅拌运输车行驶的最危险工况是鱼钩工况，在行车过程中应避免急打方向盘，尽量使方向盘转角缓慢变化。 研究表明:随着侧倾运动变得愈发剧烈，当达到一定程度时，开始触发控制器，施加控制后，与侧倾运动相关的侧向加速度、横摆角速度、侧倾角都有明显的减小，差动制动控制效果明显，能够实现搅拌运输车的防侧翻控制，对减少侧翻事故发生，提高道路安全性，具有一定的借鉴意义。 |
| 作者： | 周西河 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 曹源文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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