基于路面狀態(tài)識(shí)別的裝載機(jī)限滑差速器防滑性能研究.pdf

1、輪式裝載機(jī)由于其所處工作環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)在分離附著路面、不平路面等的工地上行駛和進(jìn)行鏟掘作業(yè)時(shí)發(fā)生不同程度的驅(qū)動(dòng)輪過度滑轉(zhuǎn)。輪胎的過度滑轉(zhuǎn)會(huì)造成裝載機(jī)機(jī)動(dòng)性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、作業(yè)效率等大大降低，而車輛驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR)可以有效提高車輛在不同路面工況下的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性，對(duì)有效減少驅(qū)動(dòng)輪過度滑轉(zhuǎn)造成的輪胎快速磨損、提高工程作業(yè)效率具有重要的工程意義和研究?jī)r(jià)值。
　　在查閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上，本文以ZL50型

2、輪式裝載機(jī)為研究對(duì)象。首先，以限滑差速器為防滑控制方式，介紹了其結(jié)構(gòu)與工作特性及液壓系統(tǒng)分析，并對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析及SIMULINK建模。在分析ZL50型裝載機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與工作特性基礎(chǔ)上分別建立了發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配模型、變速器、驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)輪、輪胎和裝載機(jī)整機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型以及轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)建立的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)各部件數(shù)學(xué)模型在MATLAB/Simulink環(huán)境下分別搭建其相應(yīng)仿真模型。
　　

3、其次，在裝載機(jī)滑轉(zhuǎn)率控制目標(biāo)上僅憑人為經(jīng)驗(yàn)設(shè)定所存在的不足，設(shè)計(jì)了一種以驅(qū)動(dòng)輪角加速度為判別參數(shù)的路面狀態(tài)識(shí)別方法。該方法用于識(shí)別不同路面工況下的最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率，以此作為防滑系統(tǒng)控制目標(biāo)，并搭建了路面識(shí)別系統(tǒng)相應(yīng)仿真模型。
　　再次，鑒于模糊控制與PID控制算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本文采用模糊PID復(fù)合控制算法。利用MATLAB工具箱設(shè)計(jì)了二維模糊控制器，包括對(duì)輸入、輸出變量隸屬函數(shù)、模糊控制規(guī)則設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)復(fù)合控制器基礎(chǔ)上搭建了其相應(yīng)的S

4、IMULINK仿真模型。結(jié)合驅(qū)動(dòng)防滑控制方式、控制算法和建立的路面狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)以及車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)了裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)，并搭建了裝載機(jī)整機(jī)防滑系統(tǒng)的SIMULINK仿真模型。
　　最后，研究了以限滑差速器為控制方式的控制策略。在分離附著路面仿真條件下對(duì)裝載機(jī)直行和轉(zhuǎn)向行駛工況進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。通過仿真結(jié)果分析與對(duì)比，施加驅(qū)動(dòng)防滑控制相對(duì)于未施加驅(qū)動(dòng)防滑控制的裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)性能有了明顯的提高，有效抑制了低附著路面驅(qū)動(dòng)車輪過度滑轉(zhuǎn)