基于LabVIEW的轮式车辆侧翻预警系统研究

针对农用车辆自动导航作业中常见的侧翻事故,基于轮式车辆侧翻力学模型,设计了一种实时性强且可有效降低车辆侧翻事故发生率的车辆侧翻预警系统。系统基于LabVIEW2015平台进行开发,通过获取车速、前轮转角和侧倾角数据,实时判断车辆的侧翻危险程度,并根据不同的侧向加速度阈值进行三级侧翻预警。实车试验结果表明:系统运行稳定且预警效果良好,平均预警误差率为7.14%,可以满足预警系统精度要求。     

基于滑模观测和模糊推理的车辆侧翻实时预警技术

提出一种实时的车辆侧倾状态观测器和侧翻预警算法.建立一种考虑轮胎力非线性特性的扩展3自由度车辆模型,并使用非线性最小二乘法拟合轮胎模型的参数.在车辆模型的基础上设计了基于超螺旋理论的滑模观测器,实时观测车辆的侧倾状态.侧翻预警算法依据当前车辆状态参数及变化趋势,通过构造模糊推理系统计算车辆侧翻指数,综合评价车辆侧翻的危险程度.使用车辆动力学仿真软件veDYNA进行的虚拟道路试验验证了观测器的观测精度和预警算法的预警效果.     

基于滑模观测和模糊推理的车辆侧翻实时预警技术

提出一种实时的车辆侧倾状态观测器和侧翻预警算法。建立一种考虑轮胎力非线性特性的扩展3自由度车辆模型，并使用非线性最小二乘法拟合轮胎模型的参数。在车辆模型的基础上设计了基于超螺旋理论的滑模观测器，实时观测车辆的侧倾状态。侧翻预警算法依据当前车辆状态参数及变化趋势，通过构造模糊推理系统计算车辆侧翻指数，综合评价车辆侧翻的危险程度。使用车辆动力学仿真软件veDYNA进行的虚拟道路试验验证了观测器的观测精度和预警算法的预警效果。     

基于动态稳定性的汽车侧翻预警

文章根据车轮侧倾外倾、变形转向影响轮胎侧偏特性等情况,建立了线性3自由度汽车侧翻动力学模型,并针对驾驶员的侧翻反映模型提出基于动态稳定性汽车侧翻预警的算法,旨在为提高汽车侧翻预警精确度提供参考,从而保障汽车防侧翻的安全性能。     

基于TTR的重型货车侧翻预警研究

为了提高重型货车行驶安全性,基于侧翻时间(TTR),提出一种车辆预警算法。在建立重型货车三自由度简化模型基础上,运用卡尔曼(Kalman)滤波技术对车辆侧倾状态进行估计与预测,预警算法获取动态横向载荷转移率(LTRd)值,并选用TTR作为车辆侧翻危险评价指标。根据重型货车运动状态实时计算TTR值,当其值少于3 s时,触发预警。Matlab/Simulink仿真结果表明:基于TTR的侧翻预警算法实时性提高了10%,可预测重型货车侧翻。     

高地隙可调节底盘喷雾机的设计及稳定性分析

针对我国华北地区玉米种植整个生长周期玉米病虫害及不同区域玉米种植行距不同的植保问题,设计开发了一款自走式高地隙底盘可调节喷雾机。该喷雾机可通过调节底盘地隙高低与轮距,满足应玉米在不同生长阶段的药物喷洒及不同区域玉米行距的需求。通过SolidWorks进行整车关键部件三维建模,经喷雾机的稳定性理论计算分析后再对行驶工况进行Adams稳定性仿真分析,结果表明:横向行驶时侧倾角为29.40°,符合车辆设计横向侧翻稳定性要求。     

高地隙宽轮距拖拉机稳定性分析

0概述稳定性是指拖拉机在坡道上行驶不致发生翻倾和滑移的性能,是评价拖拉机的坡地作业适应性的重要指标,对一些变型拖拉机,如高地隙拖拉机尤为重要。某公司开发了一款新式高地隙宽轮距拖拉机。该款高地隙宽轮距拖拉机主要用于棉花的化学调控喷药等中耕作业,其使用情况多样、复杂。拖拉机稳定性的好坏,对其使用     

极限工况下汽车轮胎侧偏角测试方法研究

轮胎侧偏特性识别是汽车动力学稳定性控制的基础,而极限工况下因侧倾转向和变形转向的影响,基于动力学模型的轮胎侧偏角估计方法精度变差。提出一种基于直接视觉测量转向轮转角和车身姿态的轮胎侧偏角测试方法,为极限工况下转向轮转角和轮胎侧偏角观测模型研究提供技术手段。首先分析了侧偏角测试原理,基于高精度定位定向差分GPS和图像实时处理器CVS 1456等构建了实车试验系统。在对试验车转向系统传动比进行标定的基础上,原地转向和小侧向加速度行驶试验表明:基于图像获取转向轮转角与基于转向盘转角方法一致性好。圆周加减速行驶试验表明,在侧向加速度约0.8 g时,汽车达到极限工况,基于图像方式获取的转向轮转角曲线体现了侧倾转向和变形转向的影响,试验车具有不足转向特性。实车试验表明所提出方法是有效、可行的。     

基于整车动力学的EPS试验平台负载力研究

为了解决电动助力转向系统试验台架不同工况下负载力的施加问题,对基于整车动力学的试验平台负载力进行研究。利用MATLAB建立简化的原地转向轮胎模型、Fiala-桥石轮胎模型和考虑侧倾的三自由度车辆模型,对多种工况(原地转向及行驶转向)下负载力进行分析,并进行了实车试验验证。仿真与试验结果表明,所得到的负载力与试验结果基本一致,实现试验台架根据不同工况施加负载力的功能,相比现有的以弹簧作为负载力施加的EPS试验台架更能满足模拟汽车各种工况下转向阻力的要求。     

基于模糊控制的铰接车抗侧翻控制

文章针对铰接矿用车辆易发生侧倾的问题,提出了抗侧翻控制系统.应用模糊控制,建立了多级阻尼调节的抗侧翻控制规则与算法.同时为兼顾车辆正常行驶的平顺性控制,设计了协调控制算法.经过实车试验测试,证明了所设计的抗侧翻控制算法是有效的.     

小型烟草植保机移动平台结构设计与试验

针对皖南山区高垄畦沟环境下小型烟草植保机田间作业易侧翻、难调头的问题,根据植保机在高垄畦沟田间行走的稳定性与转向要求,通过对传动系统与转向系统进行分析,设计了小型轮式烟草植保机。利用Recur Dyn/Track仿真软件,建立植保机与田垄结构的动力学与运动学模型,完成植保机移动平台设计和优化,并对植保机在高垄畦沟田间环境下进行试验。仿真结果表明,设计的植保机模型能够达到转向半径为0. 8 m的实际要求,且沿垄间直线行驶时移动平台侧倾角小于3°,移动平台最佳作业速度为1. 0 m/s,验证了植保机移动平台模型具有良好的转向性和稳定性。植保机样机田间试验结果表明,移动平台在烟草田头转向性满足南方烟草垄作环境需求,利用惯导装置测试垄间移动植保机作业速度为1. 0 m/s时,最大侧倾角为14. 38°,没有超过其发生侧翻的临界角,能够安全通过。     

拖拉机极限态侧翻回稳陀螺主动控制系统设计与试验

针对拖拉机在斜坡行驶中受复杂路况激扰易引发的极限态侧翻失稳问题,基于单框架控制力矩陀螺设计了主动侧翻回稳控制系统。以单侧轮胎离地侧翻工况为主要研究对象,利用欧拉-拉格朗日方程构建了整机和力矩陀螺耦合系统的非线性侧倾动力学方程,并基于反步设计法推导了状态反馈控制律。该控制律可依据侧翻危险程度实时调整陀螺转子的进动角速度,定量输出侧翻回稳力矩。以环境障碍物和整机行驶速度为变量,开展了极限态侧翻失稳控制比例模型试验。结果表明,与无控制组相比,采用力矩陀螺主动侧翻回稳系统可显著调控拖拉机的侧倾过程,且在实际侧倾角大于静态临界侧倾角9.58%时仍能有效实现侧翻回稳。研究表明,提出的控制方法可适用于不同危险程度的极限侧翻工况,为拖拉机主动安全控制提供理论依据和技术参考。     

四轮转向车辆鲁棒控制系统快速开发仿真与试验

考虑车辆行驶工况的不确定性及系统建模误差,建立了多自由度四轮转向车辆动力学数学模型.基于结构奇异值μ综合鲁棒理论,通过设立不确定性虚拟模块,设计了μ综合控制器,抑制外部扰动;基于Mathb/Simulink/dSPACE建立了四轮转向(4WS)车辆控制系统的HILS快速开发平台,验证测试控制器的有效性;通过实车试验修订硬件在环仿真结果.试验表明四轮转向车辆控制系统的纯数字仿真-实时数字仿真-硬件在环仿真-实车试验整个控制系统开发过程的有效性及优越性,说明该快速开发系统具有较好的扩展性.     

果园作业车稳定性控制方法研究

针对果园作业车运动特点,建立整车侧倾、俯仰模型和轮胎模型,并推导出主动转向稳定性控制模型;以该控制方法为基础,在Matlab/Sim Mechanics中构建车辆仿真分析模型,模拟果园作业车在不同工况条件下的运动状态,并将PID控制算法融入主动转向控制模型,实现车辆运动稳定性控制,借助模型仿真分析证明控制模型的可行性与有效性;通过实车比例模型与仿真分析模型对比试验,进一步验证Matlab/Sim Mechanics仿真模型与实车模型的一致性与实用性。     

高地隙自走式喷雾机多轮转向系统设计与试验

大型高地隙自走式喷雾机在田间作业过程中,由于整车地隙高、质量以及体积较大,导致换行及转场作业困难,影响作业效率。为提高喷雾机的机动性能和作业效率,设计了一套全液压多轮转向系统,并提出了基于PID控制方法的四轮转向系统控制方法。在建立全液压转向系统数学模型的基础上,应用Matlab/Simulink进行了转向系统仿真分析。仿真结果表明:四轮转向过程中后轮转角对前轮转角的跟随存在0. 04 s的滞后,最大转角跟随误差为2. 82°,误差在阿克曼转向理论允许范围之内,满足转向要求。基于研发的3WPG-3000型大型高地隙自走式喷雾机,搭建了多轮转向系统实车试验平台,进行了后轮对前轮转向角的跟随控制试验,试验结果表明:在田间随机转向试验过程中,最大转角跟随误差为2. 60°,满足四轮转向要求,验证了所设计的多轮转向系统的响应性、准确性和稳定性。     

基于EKF对汽车质心侧偏角的估计

通过道路实车试验,验证了Car Sim的仿真模型的准确性,为后续的估计提供仿真实验平台。用Car Sim代替实车,基于卡尔曼滤波KF(Kalman filter)用二自由度车辆模型;基于扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)用三自由度车辆模型,分别在低速和高速两种工况下,建立Car Sim和MATLAB/Simulink联合仿真,估计质心侧偏角,比较估计效果。实验结果表明:由于汽车在低速行驶的工况下车辆动力学特性大致呈线性变化,用KF和EKF估计值差别不大,但是汽车在高速行驶的工况下车辆动力学特性趋于非线性,KF估计结果误差较大,而EKF估计的适应性要好一些。     

拖拉机动量飞轮主动防侧翻控制与模型试验研究

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。     

整车平顺性和操纵稳定性联合仿真模型研究

综合考虑车辆振动特性、操纵特性和侧倾特性,基于MATLAB/simulink软件建立能够用于平顺性和操纵稳定性联合仿真的整车九自由度动力学模型,选取B级随机路面转向盘角阶跃输入测试工况,将建立的整车模型进行性能仿真,并与相同工况下的Carsim车辆模型仿真结果进行了对比。对比结果表明,建立的整车九自由度动力学模型能够正确描述车辆特性,可以用于整车平顺性和操纵稳定性的联合仿真,具有较好的应用前景。     

喷雾机药罐液体纵向晃动等效力学模型建立与应用

针对高地隙自走式喷雾机在复杂工况下，药罐液体发生的纵向晃动对整机平顺性及作业质量影响难以探明的问题，基于液体晃动动力学特性及机械模型等效准则，建立了可描述药罐液体纵向晃动的弹簧-质量-阻尼等效力学模型，并利用力学等价原则，对模型参数进行了求解。应用Fluent流体仿真软件建立罐内液体晃动仿真模型，并通过台架实验验证了其仿真结果能够反映真实的液体晃动冲击作用。应用Matlab/Simulink软件，建立等效力学数值解析模型，结合Fluent仿真结果对比分析了充液比为0.1、0.5、0.9时液体纵向晃动作用在容器壁的力矩变化规律，验证了所建等效模型的准确性。将所构建的等效力学模型应用于喷雾机垂向动力学特性分析，得到药液晃动和药液质量变化对整机行驶平顺性有较大影响且充液比为0.8时整机行驶平顺性较差的结论。     

高秆禾草履带收获机防倾翻预警系统研究

针对高秆禾草收获机在南方山坡地带作业易发生倾翻的问题,设计了防倾翻预警系统。该系统主要由上位机、控制器和传感器组成,通过倾角传感器和压力传感器共同监测,实现防倾翻预警功能。对整机质心进行了测量,测得整机质心与驱动轮轴之间的水平距离为944.5 mm、质心高度为1 080.4 mm、质心与纵向中心平面的距离为27.9 mm,确定了质心位置;利用软件RecurDyn对整机在7.2 km/h车速下进行了典型工况的动力学仿真分析,横向直行、转向和纵向上下坡的临界倾翻角分别为24°、11°、33°和31°,其中在转向工况下,临界倾翻横向载荷转移率为0.49;对整机进行了静态倾翻试验,横向直行和纵向上下坡的临界倾翻角分别为24.7°、34.2°和31.8°;基于整机尺寸和质心位置搭建了比例模型,在固定转向路径下进行了动态倾翻试验,试验结果表明:转向临界倾翻角为14°,临界倾翻横向载荷转移率为0.54,为高秆禾草收获机应用于复杂工况的行驶作业提供了理论支持。