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机场除雪车四轮转向关键技术研究

石志康  
【摘要】:机场除雪车利用除雪机来清除飞机表面、跑道和滑行道上的冰雪,由于是在雪地上,所以对除雪车的机动性性和操纵稳定性有特别高的要求。而传统的除雪车已经不能满足现在的需要,四轮转向技术能够实现转弯时零侧偏,当汽车进行低速转向时,前后车轮反向转动,汽车转弯半径减小,汽车转弯时的机动性随之提高,汽车尾部跟随车辆的真实轨迹,比两轮转向更紧密;当汽车中高速转向时,此时前后轮作同向转动,汽车的转弯半径将增大,使汽车所受的离心力减小,汽车发生侧翻的可能性大大减小,能够提高汽车的主动安全性和操纵稳定性,进而缓解驾驶员在各种路况下高速驾驶的疲劳程度。本文以机场除雪车为研究对象,该车的后轮转向系统采用电控液压转向系统且由转向控制器控制,从而实现后轮转向,具体研究内容如下:(1)根据除雪车的设计要求和结构参数,确定了液压系统布置形式,并分析了后轮转向液压系统的工作原理。对液压系统元件进行了计算与选型,搭建阀控缸模型,推导其传递函数,验证计算参数准确性。基于AMESim搭建了电控液压后轮转向系统模型,并进行仿真分析。(2)整车多体动力学建模。将车辆简化为二自由度模型,推导出四轮转向参考模型。在ADAMS/CAR中建立整车模型,其中包括前悬架子系统模板、后悬架子系统模板、转向子系统模板、动力总成子系统模板以及轮胎子系统模板。(3)设计四轮转向汽车控制系统控制策略。首先对前轮比例前馈控制策略进行了设计和分析。然后设计模糊控制器,它以横摆角速度误差及其误差变化率作为模糊控制规则的输入,后轮转角补偿量作为其输出。最后运用前馈加模糊反馈综合控制策略,并利用ADAMS/Control接口,建立ADAMS和MATLAB四轮转向汽车联合仿真模型。(4)将电液转向系统模型与ADAMS整车模型和MATLAB四轮转向控制模型进行联合仿真,由分析结果可知,本文设计的电控液压转向系统合理可行。


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