基于横摆运动补偿的煤矿重载铰接车辆主动电液转向控制研究

煤矿重载铰接车辆采用折腰转向,横向刚度弱且所受扰动因素复杂,操控难度加大,极易引起安全事故。为改善煤矿重型铰接车辆在湿滑低附着路面环境中的安全驾驶操控性能、进一步提升煤矿辅助运输智能化水平,设计了一种具有横摆运动反馈补偿功能的泵控电液动力转向系统。建立了包含前车体纵向、侧向、横摆及后车体横摆运动在内的铰接车辆4自由度车体动力学模型以及泵控电液转向系统数学模型,在解耦动力学模型横摆角速度与横向加速度的基础上,设计了“转向操纵跟随−横摆稳定补偿”双通道铰接转向控制策略,其中,转向操纵跟随通道可实现前后车体铰接角对驾驶员的转向操控输入的实时跟踪,而横摆稳定补偿通道则通过主动调节车体铰接角以确保实际横摆角速度逼近理想横摆角速度。通过设置预滤波器和衰减积分器,设计了主动转向控制系统,该系统通过调整转向角度来提供纠正作用,以确保车辆能够遵循驾驶员意图保持路径跟随。基于dSPACE/DS1007半实物仿真平台,对铰接矿车低附着转向工况进行了仿真测试;模拟J型转弯工况,选择低摩擦因数路面条件中低速运行,验证了主动控制器对于铰接车辆跟踪期望路径的有效性。同时,基于冰雪覆盖路面等效低附着系数路面的实验条件,利用煤矿井下25 t级重型铰接式支架搬运车进行了实车转弯实验;结果表明:建立的铰接车辆车体动力学模型和泵控电液转向系统模型,通过横摆角速度与横向加速度进行解耦,能够比较真实的反应该类车辆的折腰运动状态;基于铰接车辆横摆稳定性控制分析,制定的“转向操纵跟随−横摆稳定补偿”双通道铰接转向控制策略,以及设计的主动控制系统,能够有效提高铰接车辆在低附着路面工况下的横摆稳定性,且该系统对于驾驶员的驾驶感觉没有改变,主动控制干预后能够及时、安全、平稳地将车辆的驾驶权交还给驾驶员。

旁通流量式ECHPS系统功率流模型与节能特性

为了降低目前商用车广泛采用的液压助力转向(HPS)系统的能耗,设计了基于比例电磁阀控制旁通流量的新型电控液压转向(ECHPS)系统,研究了新型ECHPS系统在改善车辆操稳性的同时,在降低转向系统能耗方面的效果.分析了ECHPS系统各模块的功率平衡关系,基于Matlab/Simulink建立了ECHPS的功率流模型,采用模糊PID控制算法对ECHPS系统中比例电磁阀的阀芯位移进行控制,仿真分析了动态多工况下ECHPS系统的功耗,并进行了大客车ECHPS道路试验.结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,所建的ECHPS系统功率流模型有效;与HPS系统相比,ECHPS系统在整车空载与满载试验时的功率损耗分别降低了7.0%和15.6%;驾驶员主观评价的整车高速路感得到明显改善.

基于AMESim和ADAMS铰接车全液压转向系统分析

铰接式车辆因其机动性好、适应性强且生产效率高而被广泛采用,而其不足之处在于转向时横向稳定性较差,翻车事故时有发生,为解决此问题,应用虚拟样机技术对此类车辆的转向过程进行分析。基于液压系统与多体动力学系统的联合仿真,在ADAMS中建立六轮电驱动铰接车的多体动力学模型,在AMESim中搭建其全液压转向系统模型,以实现铰接车的转向过程。通过PID控制转向油缸的油量使其铰接角维持一个定值,对铰接车的行驶转向进行分析,并考虑车速对铰接车稳态转向的影响。获得铰接车行驶转向下各个轮胎的运动轨迹,各个轮胎所受侧向力、纵向力及垂直力随时间的变化曲线和转向油缸中活塞杆的受力。结果表明:随着行驶速度的增大,铰接车的外侧各个轮胎的受力均明显的增大;且铰接车的转向半径也随着增大;全液压转向系统具有明显的不足转向特性。