【摘要】：液罐車作為常用的液體運(yùn)輸車輛,具有質(zhì)量大、重心高且不穩(wěn)定、裝載物危險(xiǎn)性高等特點(diǎn)。車輛在行駛過程中遇到外部激勵(lì)時(shí),罐內(nèi)液體質(zhì)心很容易發(fā)生變化,降低車輛行駛穩(wěn)定性,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生側(cè)翻等危險(xiǎn)交通事故。由于裝載物的危險(xiǎn)性高,在發(fā)生側(cè)翻時(shí),很容易造成罐內(nèi)危險(xiǎn)品的泄露,導(dǎo)致二次事故。本文將液罐車液罐假設(shè)為橢圓柱體,建立液罐車轉(zhuǎn)彎時(shí)液罐內(nèi)液體質(zhì)心的計(jì)算模型以及液罐車考慮液體質(zhì)心變化的動(dòng)力學(xué)模型,以此為基礎(chǔ)對(duì)液罐車的側(cè)翻進(jìn)行分析,并設(shè)計(jì)液罐車防側(cè)翻控制方法,為液罐車的防側(cè)翻研究提供參考。本文主要工作如下:(1)分析轉(zhuǎn)彎時(shí)罐內(nèi)液體的液面狀態(tài)以及液罐車運(yùn)動(dòng)狀態(tài),推導(dǎo)橢圓截面上液面曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式;使用靜力矩方法建立轉(zhuǎn)彎時(shí)罐內(nèi)液體質(zhì)心的計(jì)算模型;分析液罐車的橫向、縱向、側(cè)傾、橫擺運(yùn)動(dòng)及四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng),建立液罐車考慮液體質(zhì)心變化的非線性動(dòng)力學(xué)模型;使用IPG/TruckMaker與MATLAB/Simulink對(duì)模型進(jìn)行聯(lián)合仿真,以證明模型的正確性和有效性。(2)對(duì)液罐車在危險(xiǎn)工況下行駛時(shí)的側(cè)傾及側(cè)翻狀態(tài)進(jìn)行描述;選擇橫向載荷轉(zhuǎn)移率(Larteral-Load Transfer Ratio,LTR)作為液罐車側(cè)翻評(píng)價(jià)指標(biāo),并建立液罐車液體質(zhì)心變化影響下的橫向載荷轉(zhuǎn)移率計(jì)算模型;通過對(duì)不同行駛工況下的液罐車進(jìn)行仿真,得出防側(cè)翻安全閾值并擬合出防側(cè)翻安全曲面;依靠聯(lián)合仿真模型,采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法研究不同因素對(duì)液罐車側(cè)翻的影響大小。(3)以橫向載荷轉(zhuǎn)移率偏差為輸入,研究基于模糊PID控制的液罐車防側(cè)翻控制算法;分析四個(gè)車輪制動(dòng)力產(chǎn)生的橫擺力矩,對(duì)橫擺力矩進(jìn)行分配;采用MATLAB/Simulink軟件對(duì)防側(cè)翻控制方法進(jìn)行離線仿真,初步驗(yàn)證控制方法的有效性。(4)搭建基于dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的液罐車防側(cè)翻控制硬件在環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng),在傳統(tǒng)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加電氣比例閥單獨(dú)控制各氣室的壓力;設(shè)計(jì)硬件在環(huán)試驗(yàn)方法,進(jìn)行轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)及魚鉤響應(yīng)的液罐車防側(cè)翻控制試驗(yàn);對(duì)硬件在環(huán)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,并與離線仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證控制方法的有效性。
【圖文】：

2 章 液罐車的液體質(zhì)心計(jì)算及其動(dòng)力學(xué)模為了更好地進(jìn)行液罐車防側(cè)翻分析及控制，需建立精確的液罐車動(dòng)液罐中裝載液體的狀態(tài)會(huì)隨著車輛行駛狀態(tài)的變化而變化，本章將橢圓柱體，研究液罐車中液體的質(zhì)心位置變化，建立液罐車的動(dòng)力學(xué)液罐車的液體質(zhì)心計(jì)算及其動(dòng)力學(xué)模型在進(jìn)行受力分析時(shí)，合理設(shè)置坐標(biāo)系可以使問題更直觀，推導(dǎo)過程更文的研究中，主要用到兩個(gè)坐標(biāo)系，分別為液罐車坐標(biāo)系 oxyz 及罐x'y'z'，如圖 2-1 所示。

轉(zhuǎn) φ 角時(shí)所指方向?yàn)?z'軸的正方向。體質(zhì)心的計(jì)算模型獻(xiàn)及國(guó)標(biāo)可知，根據(jù)液罐總?cè)莘e以及裝載液體的縱向防波板[73-75]，以有效減小液罐車加速或僅考慮轉(zhuǎn)彎時(shí)液體的橫向運(yùn)動(dòng)。體截面的計(jì)算模型止或者勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，液面處于靜止?fàn)顟B(tài)且與水操作時(shí)，整車會(huì)受到離心力的作用，，液罐內(nèi)的質(zhì)心發(fā)生變化。在液體橫向運(yùn)動(dòng)過程中，液面體截面為液面曲線與液罐橢圓相交后液面曲線知，所以只需要求出液面曲線，即可求出截面點(diǎn)，對(duì)液面曲線上某點(diǎn) M(xi,yi)做受力分析，
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH22

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本文編號(hào)：2605940