Dynamic response to road roughness on a tractor-semitrailer system with driver body model

A linear mass-spring system model of a tractor-semitrailer together withdriver body parts and sprung seat is presented. Natural frequencies of the system are calculated andresponse of components in the system to road roughness is completed by means of computer simulationand power spectral density (PSD) approach in all of road conditions and loading cases. The resultsshow that the severest situation of response of the system occurs when the road in rough conditionand vehicle unladen. The most sensitive frequency to human body parts is around 0.9 Hz, and modeltypes of a human body seem to be not significant to the response of a heavy tractor-semitrailersystem, including to the response of the driver himself.

基于特性的牵引车-半挂车刚柔组合车架动力学模型研究

商用车较大的车架柔性会影响到整车的操纵稳定性和乘坐舒适性,尤其是在共振时车架柔性会放大对车辆运动品质的影响。为实时模拟牵引车-半挂车的车架运动,采用基于总成特性的建模技术路线,根据运动响应频域将车架运动解耦为低频刚体运动和高频柔体运动,并将车架模型模块化划分为基于多体动力学的刚体车架模块、基于模态综合法的柔体车架模块,然后将两模块求解结果叠加形成刚柔组合车架模型。最后,将车架模型嵌入牵引车89DOF-半挂车73DOF整车模型中,针对某款商用车进行仿真,通过对比实车场地试验结果,验证了模型的有效性。

基于SMPA的半挂车自动泊车运动规划方法研究

半挂车辆的非稳定运动学特性为其泊车过程中自主运动规划带来严峻挑战。针对半挂车在多障碍物的静态场景中泊车运动规划算法效率低、结果平滑性差等问题,本文提出了序列式运动规划方法(sequential motion planning algorithm,SMPA)。首先,提出了基于二次规划策略和改进双向快速扩展随机树(bidirectional rapidly-exploring random tree algorithm,Bi-RRT)的初始路径生成方法。然后,结合车辆非完整微分约束下的路径节点可行性判别方法研究,提出基于概率的目标偏向采样策略,提高了采样效率。最后,构建了面向车辆系统控制变量连续性的非线性最优化控制模型,解决泊车换向点的对接问题,提高了泊车轨迹平滑性。仿真结果表明,该方法在多障碍物场景中,规划时间相比Hybrid A*和Bi-RRT分别降低了86.71%和21.44%,轨迹质量也更具优越性。

半挂汽车列车挂车转向PSO-LQR控制器设计

针对低速转向时挂车跟踪牵引车轨迹性能较差的问题,设计了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)的挂车主动转向LQR控制器,探讨了不同权重矩阵获取方式对挂车转向控制效果的影响。验证了构建的挂车转向半挂汽车列车运动学模型的可靠性;设计了挂车的低速轨迹跟踪LQR控制器,利用PSO算法优化了LQR控制器的权重矩阵;研究了不同权重矩阵获取方式下的控制器性能。研究结果表明:经PSO算法优化后的LQR控制器能使挂车更快地进入稳定跟踪状态;当权重矩阵R分别取作0.1和1时,相比于由人为整定得到的权重矩阵Q对应的挂车跟踪误差,全局最优权重矩阵对应的挂车跟踪误差在单U形路径下分别减小26.1%和19.4%,在匝道螺旋路径下分别减小了40.9%和43.4%。

无人值守半挂汽车煤自动计量及卸车系统应用研究

主要介绍了无人值守半挂汽车煤计量及卸车的整体过程,包括自动化程度的提升、根据来煤计划自动分配指定的汽车衡称重、防作弊措施、计量及接卸效率的提升,以及员工工作方式的改变等。最终实现了汽车煤及厂内管理的全过程自动化和信息化,节约了人力资源,降低了劳动强度,提高了工作效率,为电厂燃料管理提供了一种新的模式。

半挂牵引列车质心位置计算方法

车辆质心位置测量是汽车设计、制造和检测过程中的重要参数,对于车辆质量有重要影响。如何测量车辆质心,提高质心测量和计算精度,变得更加重要。文章以车辆质心位置为主要研究对象,列举了纵倾法、侧倾法、摇摆法、悬挂法和零位法的主要质心位置测量原理,详细分析介绍了纵倾法和侧倾法的原理及计算推导过程。以如何进行半挂牵引列车质心位置计算方法为主要研究内容,通过测量和理论计算相结合的手段,提出了一种半挂牵引列车质心位置计算方法,对实际工程应用有一定的借鉴作用。

基于MPC的半挂汽车列车高速变道稳定性研究

针对半挂汽车列车高速变道侧向稳定性问题,基于五自由度车辆参考模型和Trucksim软件中的车辆模型,设计了模型预测控制器,制定了差动制动目标制动车轮的选择规则,并在高速单移线和双移线工况下,通过仿真测试验证了所设计的控制系统的有效性。研究结果表明:所设计的控制系统在高速单移线和双移线这两种工况下都能使半挂汽车列车具有较好的变道稳定性;在高速单移线工况下,经控制后的牵引车和挂车,其质心侧偏角、横摆角速度和侧倾角的峰值都有了不同程度的下降,各状态参量达到稳态的时间明显缩短,车辆在变道过程中的横向摆振运动得到了明显的抑制;在高速双移线工况下,经控制后的半挂汽车列车避免了控制前车辆的危险侧翻运动,安全顺利地完成了高速双移线变道运动,提高了半挂汽车列车的高速变道稳定性。

网络条件下供需未匹配的公路港多车型甩挂调度优化

多车型甩挂伴随公路港网络化产生,对解决公路港间供需未匹配问题以及降低网络运营成本具有重要作用。为分析多车型甩挂的优势,本文从多车场、多需求、需求不均衡和供需未匹配的视角出发,以网络运营成本最小为优化目标,建立网络条件下公路港多车型甩挂调度优化模型,并设计了基于动态规划法、节约里程法和改进模拟退火算法的两阶段启发式算法对模型进行求解,同时将其与改进粒子群算法和改进蚁群算法进行对比,验证算法的有效性。结果表明:与传统运输方式相比,多车型甩挂牵引车数量减少率为7.30%,成本节约率为2.32%,同时确定了甩挂比合理值为1.00∶1.08,体现了多车型甩挂的优越性。在不同的牵引车工作时长下,牵引车数量减少率从7.30%增加到53.68%,成本节约率从2.32%增加到15.86%,甩挂比合理值从1.00∶1.08增大到1.00∶2.16,多车型甩挂的优势凸显。不同工作时长下甩挂比的合理值和牵引车调度方案为企业运营提供了一定的决策支持。

基于Pro/E的半挂车车架的结构设计及三维建模

针对半挂车车架在运输过程中容易开裂的现象,以设计一款可靠的安全的半挂车车架为目标,通过Pro/E对半挂车车架纵梁、横梁进行三维建模并装配。运用MATLAB软件对简化的半挂车车架纵梁进行强度校核,结果表明设计的车架纵梁很好地保证了材料的强度要求。

基于主动制动的半挂汽车列车横摆稳定性控制

为研究半挂汽车列车在高速大转向等极限操作工况下的横摆稳定性控制问题,建立了14自由度的半挂汽车列车非线性仿真模型;提出了牵引车与半挂车独立直接横摆力矩控制的横摆稳定性控制方案,通过牵引车和半挂车车轮的合理选择和主动制动实现横摆控制;以跟踪参考模型的稳态横摆响应为目标,设计了PI横摆稳定性控制器,对牵引车和半挂车分别设计了目标制动车轮的选择决策规则。单移线操作仿真结果表明,基于主动制动的横摆力矩控制可有效改善极限工况下半挂汽车列车的横摆稳定性,牵引车与半挂车进行独立横摆控制可以减小制动车轮选择决策的复杂性,而获得较好的控制效果。

牵引车-半挂车列车动力学仿真研究

在合理的理论假设基础上建立了较为精细的牵引车-半挂车的整车动力学仿真模型。应用此模型,针对6×4牵引车拖挂2轴半挂车列车的折叠、甩尾、倾翻及转向瞬态响应进行了仿真,并对各工况的特点进行了分析。仿真结果表明该模型能够很好地模拟车辆在各种危险工况下的运动状态,从而为进一步研究牵引车-半挂车列车的性能特点提供了很好的工具。

半挂汽车列车横向稳定性与失稳机理分析

为半挂汽车列车建立了简化的四自由度单轨模型,并在其上分析了两个重要结构参数,即牵引点和挂车质心位置对半挂汽车列车横向稳定性的影响规律。在此基础上,采用主元特征向量分析方法详细探讨了半挂汽车列车"折叠"和"横向摆振"两种常见的横向失稳现象的发生机理,分析和对比了牵引角和牵引角速度输出反馈对半挂汽车列车"折叠"和"横向摆振"失稳的镇定效果。

半挂汽车列车横向失稳的非线性动力学机制

半挂汽车列车载运工况变化较大,横向失稳机制复杂,给整车及稳定性控制系统的开发设计带来困难。应用非线性动力学的相关理论,研究半挂汽车列车在极限操纵工况下的平衡点分岔、相轨迹和Hopf分岔特性以及与载运工况的关系;在此基础上,结合不足转向梯度和系统阻尼特性对不同横向失稳形式的发生机制进行探讨。结果表明,载运工况的变化可能导致系统出现鞍结分岔、Hopf分岔和同宿轨道等非线性动力学现象;牵引车后轴侧滑而导致折叠是半挂汽车列车主要的横向失稳形式,挂车甩尾与折叠密切相关,挂车甩尾会同时加剧牵引车侧滑而加剧折叠,横向摆振与Hopf分岔密切相关,一般仅在载重较大且半挂车质心显著靠后才可能发生,且横向摆振失稳一般都会进一步发展到折叠而完全失控,选择牵引车横摆角速度和挂车侧偏角为控制变量设计稳定性控制系统有望取得较好的效果。

一种半挂汽车列车外摆值的计算方法

根据GB 1589—2004和GB/T 12540—2009对外摆值的定义、限值和实验测试方法,参考半挂汽车列车在转弯通道圆内转弯过程的作图法,对半挂汽车列车外摆值的数值计算方法进行了研究。首先,研究了基于惯性坐标系和连体坐标系转弯过程的定量分析方法,推导出了半挂汽车列车外摆值的计算方法,并针对具体的车辆进行了数值计算与分析。然后,计算分析了牵引车与半挂车几何参数变化对外摆值的影响规律。最后,为验证所提半挂汽车列车外摆值数值计算方法的正确性,利用Truck Sim工程软件进行了半挂汽车列车外摆值仿真,同时还进行了实车试验。研究结果表明:该算法计算结果准确、公式简洁、便于理解和工程实用,可为半挂汽车列车的通过性研究提供指导。

一种新的汽车列车动力学建模方法

提出了一种建立汽车列车动力学模型的新方法,即利用Newton定律和Lagrangian方法分别建立车辆系统的平动和横摆微分方程,模型建立过程中不考虑车辆之间的约束力,从而大大降低了模型建立的复杂程度.以牵引车-半挂车辆组合形式为例,用该方法建立了其侧向动力学模型,并利用该模型对某型号半挂汽车列车进行了仿真试验.该方法同样适用于其他组合形式的汽车列车动力学模型的建立.

半挂汽车列车挂车主动转向控制研究

针对传统半挂汽车列车弯道行驶时,挂车的运动轨迹通常向弯道内侧偏移的问题,提出了一种挂车车轮主动转向控制方法,通过移位寄存器操作构建挂车的目标路径,根据实际路径与目标路径间的预瞄偏差量调整挂车车轮转角以减小路径偏差量。基于TruckSim与Simulink联合仿真平台开展了路径跟随性仿真,结果表明,所设计的控制器提高了挂车对牵引车路径的跟随性,而且显著减小了挂车铰接点和轮胎的侧向力,从而提高了车辆行驶的稳定性,减小了轮胎磨损。

拖拉机─半挂车机组制动性能检测仪的研制

介绍了一种新型小型拖拉机－半挂车机组制动性能检测仪器。该仪器由机械和电子两部分组成，电子显示器直接显示左右轮制动力矩，可精确到０．１Ｎ·ｍ。试验和实际使用表明，能满足小型拖拉机－半挂车机组在野外实地检测、调整的要求。

基于侧倾的运输液态危险化学品的罐式半挂汽车危险状态辨识

针对运输液态危险化学品的罐式半挂汽车列车,建立了用以反映其运动响应特性的整车侧倾数学模型;基于实车参数在ADAMS虚拟环境下建立了整车多体系统动力学模型;通过对移线和转向两种典型工况下整车动力学仿真,系统地分析了变装载条件、变车速条件下车辆发生侧翻的规律,得到了列车侧翻阈值。

基于TruckSim-Simulink联合仿真的半挂汽车列车的稳定性控制

基于TruckSim建立了非线性半挂汽车列车整车仿真模型,以其作为控制方案仿真验证的平台。探讨了牵引车和半挂车独立差动制动控制对整车横摆运动的主动控制问题,控制方案分为顶层横摆力矩控制器和底层制动力分配器2部分,顶层控制器输出改善整车横向稳定性能的附加横摆力矩,底层制动力分配器合理分配各车轮的制动力来实现该附加横摆力矩,整个控制策略在Matlab-Simulink中实现。阐述了TruckSim与Simulink的联合仿真问题,搭建了TruckSim-Simulink联合仿真模型,通过湿滑路面上的单移线试验操作对控制策略进行了联合仿真分析,结果表明,TruckSim-Simulink联合仿真是进行半挂汽车列车稳定性控制策略分析评价的有效手段,所提出的控制方案能够显著改善整车的横摆稳定性和侧倾稳定性。

半挂汽车转向稳定性反馈线性化控制

建立了半挂汽车非线性动力学模型,分析了车辆在低附着系数路面上高速转向行驶稳定性。采用遗传算法和相平面法估计了行驶速度为16.7～25m/s时车辆稳态前轮临界转角。基于非线性反馈线性化跟踪控制理论,以牵引车横摆角速度和铰接角为控制对象,设计了半挂汽车前轮主动转向和鞍座直接横摆力矩联合控制的前馈和反馈复合控制器。车辆高速阶跃转向和单移线工况仿真结果表明:联合控制器对于提高半挂汽车横向稳定性效果较好。