輪式裝載機側、傾翻動態預測模型及預警系統研究

《輪式裝載機側、傾翻動態預測模型及預警系統研究》是依託廈門大學，由祝青園擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：輪式裝載機側、傾翻動態預測模型及預警系統研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：祝青園
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

輪式裝載機側、傾翻動態預測理論和技術對於實現作業主動安全具有重要意義。針對現有車輛的側翻動態預測模型不能直接套用於具有變結構、變質量且質心位置變動隨機等特點的輪式裝載機的問題。綜合套用理論分析、數值模擬、比例模型、硬體在環仿真和實車試驗等方法，開展輪式裝載機側、傾翻動態預測模型及預警系統研究。具體包括：建立輪式裝載機側、傾翻動力學模型和虛擬樣機，用於分析側、傾翻發生過程中關鍵參數變化規律，以探索綜合表征側、傾翻狀態的危險指標；建立輪式裝載機側、傾翻參考模型，並進一步研究輪式裝載機側、傾翻動態預測模型；並基於該模型研製側、傾翻動態預警系統，分別在比例模型樣機和XG953-III輪式裝載機上進行試驗和分析。本研究可為實現輪式裝載機的側、傾翻主動安全提供理論和套用基礎；同時為具有變結構、變質量、質心位置變動隨機等特點的車輛側、傾翻研究提供新的思路和方法。

結題摘要

鉸接輪式裝載機工作於非結構路面，具有變結構、變載荷、質心位置變動隨機等特點，因而容易出現側翻失穩事故，提前對車輛側翻進行預測是實現主動安全控制的前提和關鍵。本課題綜合運用理論分析、數值模擬、比例模型、硬體在環仿真和實車試驗等方法，開展輪式裝載機側、傾翻動態預測模型及預警系統的研究工作。主要完成的工作包括：（1）構建了輪式裝載機6自由度動力學模型，並利用該模型對失穩過程中關鍵參數演變規律和失穩機理進行了研究；（2）運用ADAMS軟體構建了虛擬樣機模型，進行多剛體動力學仿真，進一步研究了輪式裝載機的側傾翻規律；（3）依據數值仿真和多體動力學仿真結果，提出了一種可用於輪式裝載機的失穩預測指標“穩態餘量角”。（4）提出了一種以四個姿態航向參考系統來測量鉸接輪式裝載機的“穩態餘量角”的方法，該方法具有實時性好、安裝簡便、測量參數少等優點。（5）搭建了一套1:5尺寸的比例模型樣機，該樣機具備鉸接轉向、變結構、變質心和擺動橋等關鍵特徵，可實現遙控操縱進行各種作業工況和行駛狀態的實驗。（6）構建了預警系統基礎模型框架，並通過實車試驗進行了驗證分析，實驗結果表明提出的方法的可行性。（7）此外，還開展了非結構地形路面譜及對鉸接輪式裝載機失穩的影響機理方面的前期研究。構建了一個基於雷射雷達和姿態感測器數據融合的環境信息採集系統，用來提取路面環境的特徵。通過項目研究，主要解決了如下關鍵科學問題：（1）提出了一種可用於變結構、變質量且質心位置變動隨機等特點的輪式裝載機的失穩預測指標“穩態餘量角”；（2）建立了“穩態餘量角”的數學模型,並提出了一種以四個姿態航向參考系統來測量鉸接輪式裝載機的“穩態餘量角”的方法；（3）構建了比例模型樣機、仿真模型、動力學模型等研究平台，並開始研究非結構地形特徵對輪式裝載機的失穩誘導機制，為實現輪式裝載機的側、傾翻主動安全提供理論和套用基礎。