【摘 要】
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转弯工况下,由于搅拌筒的回转以及自身转弯离心力共同作用,搅拌车更容易侧翻。针对此问题,选择6×2搅拌车为本文的研究对象,建立搅拌车ADAMS多体动力学整车模型,开展搅拌筒动态质心研究,探究满载的搅拌筒动态运转对搅拌车侧翻稳定性的影响;以提高搅拌车的侧翻稳定性为目的研究并提出新的抗侧翻控制策略。主要研究内容有:(1)探索搅拌筒动态质心的变化规律,并研究分析其对搅拌车的影响。与以往通过纯粹的运动学理论
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转弯工况下,由于搅拌筒的回转以及自身转弯离心力共同作用,搅拌车更容易侧翻。针对此问题,选择6×2搅拌车为本文的研究对象,建立搅拌车ADAMS多体动力学整车模型,开展搅拌筒动态质心研究,探究满载的搅拌筒动态运转对搅拌车侧翻稳定性的影响;以提高搅拌车的侧翻稳定性为目的研究并提出新的抗侧翻控制策略。主要研究内容有:(1)探索搅拌筒动态质心的变化规律,并研究分析其对搅拌车的影响。与以往通过纯粹的运动学理论推导得到搅拌筒的质心位置变化规律不同,本文首先基于离散元法,研究搅拌筒的动态质心变化规律;随后,建立了质心偏移与搅拌筒所受支承力的关系,为分析搅拌筒动态质心对搅拌车侧翻稳定性的影响以及研究相关的抗侧翻控制策略奠定基础。(2)考虑搅拌筒动态质心变化的搅拌车多体动力学整车模型的建立。基于建立的搅拌筒动态质心模型,根据搅拌车的相关数据,本文建立了搅拌车的多体动力学整车模型并验证其准确性,对比分析搅拌车有搅拌筒动态质心影响和无搅拌筒动态质心影响时的相关参数变化,以获取两种情况下搅拌车的稳定性差异,同时,也进一步验证了整车模型和搅拌筒动态质心模型的准确性。(3)搅拌车的抗侧翻控制策略研究。本文改进传统的粒子群算法,使改进的粒子群算法一方面保证寻优结果准确率,另一方面进一步提高算法的寻优速度;提出一种融合改进的粒子群算法的参数自整定PID控制器,通过差动制动附加横摆力矩作为执行方式进行搅拌车的抗侧翻控制。(4)搅拌车的抗侧翻控制联合仿真系统的搭建和试验。在MATLAB软件Simulink模块中搭建抗侧翻控制系统并与ADAMS进行联合仿真,主要对未加抗侧翻控制、加入传统的PID抗侧翻控制方法、加入改进的PID抗侧翻控制方法三种情况进行仿真分析,验证本文提出的抗侧翻控制策略的有效性。研究表明,融合改进的粒子群算法的参数自整定PID算法与结合传统的粒子群算法的相比,其迭代寻优次数降低了 33.3%,能够更加快速的寻找控制器的最优控制参数;通过转向盘角阶跃输入试验与鱼钩转向输入(Fishhook)试验对提出的抗侧翻控制策略的有效性进行验证,结果表明,本文提出的抗侧翻控制策略可以更加有效地防止搅拌车侧翻事故的发生,提高搅拌车的侧翻稳定性。
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