混凝土泵车臂架回转系统动力学分析及预测

针对混凝土泵车臂架回转系统的振动性能,基于多体动力学理论建立包括回转齿轮啮合驱动的臂架刚柔耦合动力学模型,对其动态特性和振动响应进行动力学预测分析。动力学仿真求解和试验测试结果表明,仿真模型与试验样机的固有频率误差为4%左右,阻尼比误差为13%,臂架末端横向振动位移曲线基本吻合,验证了动力学模型和仿真结果的准确性和有效性。通过对典型姿态下臂架回转系统的动力学预测,得到臂架在水平、弓形和L形姿态下的末端横向振动位移的最大幅值分别为1 300 mm、980 mm和244 mm;振动衰减时间分别为50 s、55 s和62 s;横向振动阻尼比分别为0.026 7、0.02和0.01;横向振动固有频率分别为0.224 6 Hz、0.253 9 Hz和0.302 7 Hz;预测分析结果为臂架的减振研究提供理论依据。     

基于频域参数识别的混凝土泵车臂架减振实验

针对混凝土泵车臂架末端的振动问题,考虑实际施工过程中多关节臂架姿态多变导致臂架系统动态特性随之变化的特点,采用基于频域参数识别的主动控制策略进行泵车臂架振动控制的实验研究。以臂架末端振动作为反馈变量,优选提供主动控制力的作动油缸,建立混凝土泵车臂架系统主动控制的全局模型。采用双归一化方法进行臂架系统参数的频域在线识别,推导了最优控制变量表达式,并给出了显式收敛条件。基于美国国家仪器公司软硬件搭建了混凝土泵车臂架振动主动控制实验装置,对该算法的效果进行了实验验证。实验结果表明,采用该主动控制算法,臂架末端的振动加速度幅值衰减了约59%,取得了较明显的减振实验效果,验证了该算法的可行性与实用性。     

回转圆盘薄片刀具横向振动控制研究

针对高速回转圆盘薄片刀具实际工作时存在的横向振动问题,应用有限元方法和拉格朗日方程建立了高速回转圆盘薄片刀具的动力学方程.在此基础上,根据流体动压润滑理论,研究了一种高速圆盘薄片刀具横向振动控制器,利用高速圆盘薄片刀具的回转运动和横向振动来形成流体压力膜,抑制圆盘薄片刀具的横向振动.理论分析表明,这种利用流体动压润滑原理工作的控制器可以有效地减少高速圆盘薄片刀具横向振动的幅值.     

起重机回转传动系统冲击载荷的磁流变半主动控制

以起重机回转支承传动系统为研究对象,提出了基于磁流变技术的起重机回转传动系统冲击载荷的控制策略和方法,即采用磁流变弹性体联轴器实现回转驱动装置与回转小齿轮的刚度和阻尼可控连接,实现了冲击载荷的振动抑制,建立了回转支承传动系统磁流变非线性动力学模型,求解了系统在定常及随机载荷激励作用下的动态响应,并以弹性体的变形量和联轴器的内外筒转角位移差值为控制对象,采用双态控制和PID控制两种半主动控制策略对冲击载荷的磁流变抑制效果进行了仿真研究。仿真结果表明:这两种半主动控制策略都能较好地抑制回转系统中的惯性冲击,并可改善起重机回转系统的运行平稳性。其中,双态控制对启制动时间的优化效果更佳,PID控制对冲击峰值和时间的综合优化能力更强。     

基于时滞补偿方法的混凝土泵车臂架主动减振

混凝土泵车施工时,臂架末端的抖动影响设备和人员安全;在实施臂架减振控制时,臂架液控系统中的时滞问题又严重影响其减振效率。针对该问题,提出了一种适用于臂架结构的一步和多步预测补偿算法,基于臂架末端振动位移的历史数据,利用时间序列法对臂架的振动姿态进行提前预测,使预测出的臂架姿态尽可能地接近其实际情况,从而为臂架主动减振控制提供一个可靠的参考轨迹。基于该参考轨迹,控制每节臂上的液压油缸,对臂架进行反向加力,实现各节臂的联动抑振。仿真及外场试验结果表明,基于臂架振动姿态预报的时滞补偿算法能够对系统中的非线性时滞进行有效补偿,时滞补偿后的臂架主动减振控制策略能够使水平工况下臂架末端的振动位移幅值减小80%以上,取得了显著的减振效果。该种臂架主动减振控制方法在变排量、变姿态、变泵送料的情况下均可使用,具有高度的智能性和自适应性。     

基于刚柔耦合的起重机柔性臂动力学分析

传统方法在计算起重机工作过程中系统惯性力或载荷摆动臂架系统的冲击存在一定的局限性,利用Adams和Ansys软件建立55 t汽车起重机柔性臂架系统,并使用Adams软件对其在突然卸载、带载变幅和带载回转等工况进行仿真分析,得到臂架系统应力及振动情况,为臂架系统和液压控制系统的设计提供依据。     

回转圆盘薄片刀具横向振动控制研究

针对高速回转圆盘薄片刀具实际工作时存在的横向振动问题，应用有限元方法和拉格朗日方程建立了高速回转圆盘薄片刀具的动力学方程。在此基础上，根据流体动压润滑理论，研究了一种高速圆盘薄片刀具横向振动控制器，利用高速圆盘薄片刀具的回转运动和横向振动来形成流体压力膜，抑制圆盘薄片刀具的横向振动。理论分析表明，这种利用流体动压润滑原理工作的控制器可以有效地减少高速圆盘薄片刀具横向振动的幅值。     

GJW111型挖掘机回转机构出现异常振动

一台GJW111型轮式液压挖掘机,工作了200h后机器在回转及制动时均出现异常振动.经检查,发现下列情况:在空载无动作时,回转马达的两根液压油管也存在异常振动;转台回转不平稳,有振动;转台作回转时,需转过一定角度(约10°～15°)后动作才能平稳;当操纵手柄放到中位时,转台制动不平稳;动臂、斗杆、铲斗和行走部分的工作正常,并且各仪表及监视系统无异常显示.     

铝电解多功能机组工具小车回转液压系统改进

针对铝电解多功能机组工具小车回转起、制动由于负载惯性作用引起工具小车较大振动的问题,分析了工具小车产生振动的原因,对回转机构液压系统进行仿真研究,提出了相应的解决方案,使工具小车回转运行更加平稳,提高作业效率和操作人员舒适性。     

基于Adams的塔式提升机柔性多体动力学仿真研究

针对塔式提升机在起、制动过程中起重臂在经历大范围回转运动时产生大变形的现象。以柔性多体系统动力学理论为基础,将结构有限元分析软件Ansys与机构动力学仿真软件Admas相结合,建立塔式提升机的仿真模型并且考虑系统中各个部件的弹性变形对整机振动的影响,通过对起重臂进行瞬态动力学分析获得塔式提升机起、制动过程中起重臂的振动的规律。最后,采用在塔式提升机回转机构施加不同的回转起、制动规律曲线对其振动特性进行研究,为塔式提升机的结构设计和制动策略的选取提供理论基础。     

基于ABS的车辆弯道稳定性控制仿真研究

车辆在低附着弯道路面上制动是一种非常危险的工况.本文从车辆在低附着弯道路面上制动整车受力的角度出发,分析了车辆弯道制动时ABS控制的不足,提出了车辆ABS与横摆力矩控制协调控制的制动力控制策略.利用模糊控制原理设计了横摆力矩控制器,在制动车辆ABS的基础上,通过对车辆的横摆力矩控制和车轮滑移率的调节,实现了制动过程中对附加横摆力矩的动态调整,从而可以在不增加硬件成本的条件下实现车辆在低附着弯道路面上制动的稳定控制.最后进行仿真试验验证了该控制方法的有效性.     

汽车动力学稳定性控制研究进展

汽车稳定性控制系统(Dynamics stability control stystem, DSC)是汽车主动安全领域的一项关键技术,长期以来一直是汽车领域的研究热点。DSC系统集成汽车防抱制动系统(Anti-lock braking system, ABS)、牵引力控制系统(Traction contort system, TCS)以及主动横摆力偶矩控制系统(Activeyam control, AYC),能有效改善汽车的稳定性和安全性。汽车稳定性控制技术的发展可分为动力学建模、状态观测、控制策略和产业化四个方面。其中动力学建模包括面向仿真的建模和面向控制的建模。面向仿真的建模可采用ADAMS或Carsim建立仿真模型,面向控制的建模可采用两轮或四轮模型。状态观测主要需要对动力学控制关键参量如轮缸压力、路面附着、轮胎力和纵横向车速等进行在线观测。在已实现DSC控制的基本功能后,对DSC控制的要求进一步提高,为了减少控制的滞后性,介绍基于预测横摆角速度的AYC控制策略,同时为了减少汽车在对开路面上的抖动,介绍防抖振的TCS控制技术。通过不断的探索和研究,稳定性控制技术在国内的产业化也逐步在实现。     

基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究

以四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,针对车辆稳定性问题,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法。确立了分层控制结构,上层控制器基于模糊控制理论得到控制所需的附加横摆力矩,下层控制器应用加权最小二乘方法并联合轮毂电机与液压制动系统进行力矩优化分配。实时仿真实验结果表明：联合轮毂电机与液压制动系统的优化分配控制策略有效提高了车辆的稳定性。     

门座起重机臂架系统在起升动载激励下的动态特性研究

根据机械振动理论,对门座起重机臂架系统结构在起升动载激励下动力学特性进行研究,建立起重机起升机构的动力学模型,确定了起升机构在起动、制动工况下,钢丝绳系统弹性力的计算公式;运用ADAMS动力学软件,对臂架系统结构在起升过程时的动态响应进行仿真研究,为起升动载系数的选取提供一种新方法和理论依据.     

基于遗传优化的车辆稳定性模糊控制器设计

为了保证车辆在极限危险工况下的行驶稳定性,提出了利用后轮主动转向与差动制动联合产生校正横摆力矩的稳定性控制策略,并进行了相应的车辆稳定性模糊控制器设计;为了改进所设计模糊控制器的控制品质,克服在控制器设计中隶属函数划分与控制参数确定的主观性,利用遗传算法对所设计模糊控制器的隶属函数分布及比例、量化因子进行了优化研究.     

汽车爆胎附加横摆力矩模型研究

在对爆胎车辆动力学特性进行分析的基础上,建立了爆胎车辆产生附加横摆力矩预估计算模型,并结合车辆电控液压制动系统中进液电磁阀开启时间与制动轮缸压力的相关特性,把附加横摆力矩预估值转化为制动轮缸增压时间,以直接控制车辆各轮缸增压时间来实现差动制动,从而产生相应的抗爆胎附加横摆力矩以平衡车辆。设计了相关试验系统,试验结果表明,该预估计算模型基本可以近似计算车辆爆胎后所需的抗爆胎横摆力矩,为提高汽车爆胎应急自动制动系统响应能力,进一步精准控制爆胎车辆运动轨迹提供了先行条件。     

优化制动转矩分布以提高四轮驱动混合电动车辆的稳定性

四轮驱动混合电动车辆稳定性控制逻辑建议采用后马达能量回收制动和一个电液制动器（EHB）。采用一个通常的算法,求得能量回收制动和EHB转矩之间最佳的转矩分布。根据已知输入的所要求的偏转转矩和道路摩擦系数,用该通常算法计算出最佳能量回收制动转矩和最佳的EHB转矩。基于最佳的制动转矩分布,相应驾驶员转向角和车辆速度,用模糊控制算法,车辆稳定控制逻辑建议形成所要求的偏转转矩,去补偿侧滑角和偏转率的误差。对单车道变更机动性用比较固定能量回收制动和最佳能量回收制动,判断车辆稳定性控制逻辑的性能。由仿真结果可以看到,在满足车辆稳定性的情况下,最佳能量回收制动可以比固定的能量回收制动增大能量回收。     

考虑路面影响的车辆稳定性控制质心侧偏角动态边界控制

路面附着系数与车辆稳定性控制的效果紧密联系,因此有必要在考虑路面影响的情况下设计一种能够适用于多种路面的质心侧偏角控制策略。在7自由度非线性动力学模型的基础上,由车轮侧向力与路面附着的关系,分析不同路面对质心侧偏角控制的影响。根据路面附着系数的不同,通过定义极限边界和线性区域边界,设计变化的动态质心侧偏角安全边界。根据横摆角速度增益判断车辆是否处于非线性状态,并在有逼近安全边界的趋势时提前施加控制,以避免产生由车轮纵向力增加引起的侧向力减小所造成的加剧车辆侧滑的趋势。基于非线性输入的滑模控制算法设计质心侧偏角控制器。通过Matlab/Simulink仿真和实车试验验证了该控制方法能够在不同附着路面条件下的有效地保证汽车的行驶稳定性。     

Multi-objective stability control algorithm of heavy tractor semi-trailer based on differential braking

Rollover and jack-knifing of tractor semi-trailer are serious threats for vehicle safety,and accordingly active safety technologies have been widely used to reduce or prevent the occurrence of such accidents.However,currently tractor semi-trailer stability control is generally only a single hazardous condition (rollover or jack-knifing) control,it is difficult to ensure the vehicle comprehensive stability of various dangerous conditions.The main objective of this study is to introduce a multi-objective stability control algorithm which can improve the vehicle stability of a tractor semi-trailer by using differential braking.A vehicle controller is designed to minimize the likelihood of rollover and jack-knifing.First a linear vehicle model of tractor semi-trailer is constructed.Then an optimal yaw control for tractor using differential braking is applied to minimize the yaw rate and lateral acceleration deviation of tractor,as well as the hitch articulation angle of tractor semi-trailer,so as to improve the vehicle stability.Second a braking scheme and variable structure control with sliding mode control are introduced in order to achieve the best braking effect.Last Fishhook maneuver is introduced to the active safety simulation and the active control system effect verification.The simulation results show that multi-objective stability control algorithm of semi-trailer could improve the vehicle stability significantly during the transient maneuvers.The proposed multi-objective stability control algorithm is effective to prevent the vehicle rollover and jackknifing.