http://www.chuzushengjiangche.com/ 增城升降车租赁,   升降车车辆如何控制横摆稳定性??
来源: admin   发布时间: 2018-05-04   1035 次浏览   大小:  16px  14px  12px
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    增城升降车租赁,   升降车车辆如何控制横摆稳定性??     增城升降车出租,  升降车出租    升降车以大转动惯量折腰转向的方式,加上采用液压转向缸支撑而不能机械锁止,在油液中混入气体、转向油压变化、路面不平、驱动/制动力不均等因素的影响下,会导致升降车两个车体之间的冗余摆动运动,降低了升降车的横摆稳定性。针对上述影响因素,可分别设计相应的横摆稳定性控制方法:油液中的气体含量、路面不平无法通过人为改变,因而是不可控因素,只能在车辆受到影响而发生失稳后才能进行控制,因而可通过设计横摆力矩控制器改善稳定性。升降车的失稳主要发生在油压较低时,因此可通过控制转向油缸内最低油压的方式改善升降车的横摆稳定性。驱动/制动力不均引起的失稳问题则需要改进驱动/制动力分配方式来解决。升降车的横摆稳定性比轮式转向的刚性车更为复杂,除需要对整车的稳定性控制外,还需要考虑两个车体之间的相对横摆运动,由于升降车的行驶速度远低于普通的乘用车,因而车体之间的相对横摆运动控制更为重要。对于升降车受到千扰后产生的前后车体相对横摆运动的问题,可通过调节每个车体两侧车轮的驱动力,形成绕z轴的横摆力矩,以纠正升降车体的姿态。由于是相对横摆运动,前后车体实际横摆方向相反,因此横摆控制力矩、各轮驱动力调节方向也相反。



   1基于补油压力调节的升降车横摆稳定性控制,液压转向系统的等效扭转弹簧刚度受到油压和气体含量的影响,对于固定的气体含量,等效扭转刚度值随着油压的变化而在大范围内波动,较低的等效扭转刚度不利于保持升降车的行驶稳定性。为提高升降车的横摆稳定性,最好的方式是实时调整油压使等效扭转刚度值保持在一个相对较高的固定值上,例如,控制在扭转刚度系数0.15的线上。然而事实上,油缸内的含量无法实时估计得出,且反复调节油压较为困难也不切实际。一个可行的办法是控制油压在一定的数值之上,即保持油压不低于设定值。这样虽然不能保持等效扭转刚度在一个固定的数值,但仍然可以提高扭转刚度的最低值,同样有利于提高升降车的横摆为稳定性。为提高转向油缸内的最低油压,本文提出了基于补油压力调节的液压转向系统结构。与原先的液压转向系统相比,改进后的系统在回油管路中串联了一个调压阀,以产生一定的背压值,为保持压力的恒定,在补油管路上并联了一个蓄能器。在加入背压阀后,减压阀的开启压力值需要重新调整,使新的开启压力与背压阀的开启压力之和等于原先的减压阀开启压力,从而保证进入全液压转向器的油压不发生改变。液压油路改进后,若转向油缸内的压力低于补油管路中的油压值,则补油阀5将会开启,否则,补油阀不会开启。因此,转向油缸内的压力会始终保持在背压阀的开启油压之上。因此,通过调节背压阀8的开启油压,即可实现对转向油缸最低油压的控制,进而能够提高升降车的横摆稳定性。




     2升降车液压转向系统补油压力控制原理, 为确定最合适的背压阀开启油压值,并验证补油压力控制的有效性,分别对空载和满载的升降车在不同补油压力时受到干扰后的折腰角响应情况进行了对比研究。仿真时,气体含量假设为10%,空载和满载时的车速分别为60km/h和50km/h。在低油压受到干扰时时,折腰角响应逐渐发散,说明此时升降车发生横摆失稳现象。随着补油压力值从OMPa增加到3MPa,空载和满载时的折腰角响应从发散式增大逐渐变为收敛式减小,说明补油压力控制的有效性。当补油压力超过IMPa后,空载时的“蛇形”失稳和满载时的“折叠”失稳现象不再出现,误差也能很快消除。若补油压力超过IMPa继续增加,折腰角的误差量仅有很小程度的降低。因此,升降车的补油压力可设定为IMPa。通过对液压转向缸进行补油压力控制能够有效改善升降车的横摆稳定性。但需要注意的是,适合不同升降车的补油压力不完全相同,且过高的补油压力会对升降车的操纵性和稳定性造成不利影响。因为转向过程中油缸内的工作压力会在很大的一个范围内波动,若补油压力值高于正常转向过程中油缸内的最低油压,这将会影响到转向缸的实际推力,进而影响到升降车的转向响应特性。



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    2基于LQR的横摆力矩控制器设计,  为了改善车辆行驶稳定性,提出了基于线性定常调节器(LQR)的直接横摆力矩控制器,将其应用到升降车上。但以往的研究中,均是以零质心侧偏角为控制目标,而实际车辆行驶时只要发生转向就会产生一定的质心侧偏角,若强行控制质心侧偏角达到零,则会影响车辆实际的运行姿态。且以往的研究中直接将计算得出的横摆力矩加在车身上,并未考虑实际情况的限制,也未给出驱动力分配的具体方法。本文在求解直接横摆力矩时以符合Ackermann转向关系的质心侧偏角作为控制目标,并用于前馈控制器的设计。为获得较好的稳定性控制效果,以升降车2-D0F模型作为参考模型。作用在前后车体上的横摆力矩在数值大小和方向上均不相同,因此前后车体横摆力矩控制器需要单独设计。本章以前车体上层控制器的设计过程为例进行了说明。



   2.1前馈控制器设计, 通过设计前馈补偿控制器以使升降车前车体的稳态质心侧偏角能够满足Ackermann转向几何关系,前馈补偿控制力矩与铰接角的关系为:前馈控制器比例增益系数,可由以下过程推导得出:在升降车前车体施加一个横摆力矩后,基于2-D0F模型的前车体质心侧偏角和横摆角速度的系统方程,并进行拉普拉斯变换,可得前馈横摆力矩作用下升降车质心侧偏角的传递函数:按照Ackermami转向几何关系,校接车的质心侧偏角,最终可得到前馈控制器比例增益的表达式.



   最优反馈补偿控制器设计设计反馈补偿控制器,从而使升降车的瞬态输出趋近于参考模型。以横摆角速度和质心侧偏角作为被控量,则控制向量误差.  求解得出的前车体质心侧偏角和横摆角速度,是被控对象。理想模型求解得出的参考值。对偏差方程求导并带入相应参数,令干扰项为零,反馈控制力矩。为得到最小的误差函数值,通过定常线性调节器确定反馈横摆力矩,设最小化性能指标函数,和及分别为系统输出和系统输入的矢量的权重矩阵系数.通过求解控制系统的RiccaU微分方程,得到反馈增益值:最优反馈补偿横摆力矩为反馈增益与误差的乘积. 因此,前车体的期望横摆力矩值为前馈控制力矩与反馈补偿力矩之和. 基于后车体设计的横摆力矩控制推导过程与以上相似,本文不再列出,最后可得后车体的期望横摆力矩.



 
   针对升降车相对横摆稳定性差,容易受到油液中混入气体、转向油压变化、路面不平、驱动/制动力不均等因素影响的问题,分别从可直接控制因素和不可直接控制因素两个方面设计了升降车的横摆稳定性控制方法。首先通过改进液压转向系统的结构方案、对液压转向缸进行补油压力控制改善升降车的横摆稳定性,并通过仿真分析确定了适合该型号升降车的补油压力参考值。之后设计了基于LQR的升降车横摆稳定性控制器,以及基于最优轮胎利用率的驱动力分配方式,并设计了车轮防滑控制器。最后通过仿真验证了升降车横摆稳定性控制器的有效性,并得出了基于前车体的横摆力矩控制方式能以较小的横摆控制力矩获得更好的控制效果。验证了Ackermann转向几何参考相比零质心侧偏参考具备的优势。对不同路面附着系数、不同轮胎刚度、不同气体含量时的控制响应情况进行了对比,验证了本文建立的升降车横摆稳定性控制器的鲁棒性。



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