铰接式非公路车辆主动防倾翻控制技术研究

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1、铰接式非公路车辆主动防倾翻控制技术研究StudyonActiveAnti-rolloverControlTechniqueforArticulatedOff-roadVehicles作者姓名：刘会凯专业名称：机械设计及理论指导教师：王国强教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月29日摘要论文结合国家自然科学基金项目“非公路车辆防翻车主动安全技术研究”（No.51175216）和高等学校博士学科点专项科研基金项目“工程车辆主动防倾翻系统设计理论与控制技术”（No.20100061110014）对铰接式非公路车辆主动防倾翻控制技术进行研究：分析了铰接式非公路车辆的侧倾失稳过程，进

2、行了铰接式非公路车辆防倾翻控制系统设计，提出了相应的主动防倾翻控制算法，最后开展了基于LabVIEW的防倾翻控制实验。具体工作如下：在查阅国内外相关领域文献的基础上，论述了研究铰接式非公路车辆防倾翻控制的背景以及意义，并对国内外车辆防倾翻控制的研究现状进行了阐述，指出了当前的研究成果应用于铰接式非公路车辆时的局限性。根据铰接式非公路车辆的特点，重点分析了其转向结构、摆动桥结构与公路车辆存在的差异，并探讨了铰接式装载机的两级侧倾失稳过程。由此，提出了一级失稳安全带、二级失稳安全区域的概念，以及铰接式非公路车辆防倾翻控制的实施流程，为防倾翻控制系统的开发打下了基础。以某型号铰接式装载机

3、为研究对象，对铰接式非公路车辆防倾翻控制系统进行了总体设计，并提出了适用于铰接式非公路车辆的倾翻状态判断方法以及防倾翻控制策略。此外，分别就摆动桥控制系统和刹车控制系统的结构改进方案、控制策略以及相关参数计算等进行了详细探讨。对比分析了常规PID控制和模糊PID控制，设计了摆动桥控制系统的模糊PID控制器；提出了摆动桥主动调整、主动制动算法，以及基于“摆动桥主动调整—主动制动”的车辆主动防倾翻联合控制算法。而后，基于RecurDyn建立了机械—控制联合仿真模型，在进行联合仿真后对比了控制前后车辆的防倾翻效果，验证了该防倾翻控制算法的正确性。设计了铰接式非公路车辆的实验样机，搭建了主

4、动防倾翻控制实验平台，对硬件构成进行了详细介绍；基于LabVIEW开发了该防倾翻控制实验平台软件，并对各子模块进行了说明。在平路转弯越障和坡路直行越障工况下，进行了防倾翻控制实验，对控制前后的实验数据进行了对比分析，验证了所设计的防倾翻控制系统的有效性。本文对铰接式非公路车辆主动防倾翻控制的研究，为非公路车辆主动安全技术提供了参考，促进了主动防倾翻控制系统的推广应用。关键词：铰接式非公路车辆，主动防倾翻，摆动桥，主动制动，模糊PID控制IABSTRACTSupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(NO.51175216

5、)andtheSpecializedResearchFundfortheDoctoralProgramofHigherEducation(NO.20100061110014),thispaperfocusesontheresearchoftheactiveanti-rollovercontroltechniqueofarticulatedoff-roadvehicle(AORV).ThemaincontentsofthispaperincludetheanalysisofrolloverprocessoftheAORV,thedesignofanti-rollovercontrol

6、system,theproposingofactiveanti-rollovercontrolalgorithmsandthefieldexperimentsbasedonLabVIEW.Thespecificstudiesareasfollows.Bycollectionandreviewingtherelevantliteratures,theresearchbackgroundandsignificanceoftheanti-rollovercontrolofAORVwasfirstlypresented,andfollowedbythedeepdiscussionofdom

7、esticandforeignresearchstatusoftheAORV.ThenitcanbeconcludedthatthecurrentresearchresultscannotbedirectlyappliedtothefieldoftheAORV’santi-rollovercontrol.AccordingtothecharacteristicsoftheAORV,thedifferencesofthesteeringstructureandthesw