危化品運輸工況仿真與模擬器關鍵技術研究.pdf

1、為了從技術上根本解決?；吩谏a、運輸、倉儲、使用全壽命周期內的安全問題,我國開展了針對各種?；吩谏鲜霏h(huán)節(jié)中的安全監(jiān)測與跟蹤系統(tǒng)的技術研究。而檢驗有關?；繁O(jiān)測用傳感器及其集成系統(tǒng)的性能,是保障?；繁O(jiān)測傳感器及系統(tǒng)研究、產業(yè)化及應用的基礎。目前對?；繁O(jiān)測用傳感器及其集成系統(tǒng)性能測試采用真實罐車陸路或船舶海上運輸的方法,來驗證有關傳感器在不同工況下的真實準確性和可靠性,這種測試方法存在測試周期長、測試成本高、風險性大、測試的工況有限

2、、出現性能問題難以重復實驗造成分析困難等缺點。
　　針對陸路或海上真實測試存在的缺點,本文研制了?；愤\輸半實物仿真與實驗系統(tǒng)。實驗系統(tǒng)的運動模擬器采用具有6個自由度的 Hexaglide并聯機構,來模擬車船的實際運行狀態(tài),對?；繁O(jiān)測與跟蹤微系統(tǒng)的可靠性和安全性進行實驗和驗證。
　　本文采取虛擬樣機技術和半物理系統(tǒng)實驗相結合的方法進行研究,采用ADAMS建立罐裝車及半掛車的系統(tǒng)模型,形成功能性虛擬樣車。對虛擬樣車進行整車動

3、態(tài)回轉仿真實驗、轉向盤轉角階躍輸入仿真實驗、方向盤角脈沖輸入仿真實驗和轉向輕便性仿真實驗,仿真實驗的數據正確遵循了汽車操作穩(wěn)定性的規(guī)律和要求,驗證了虛擬樣車模型的合理性。截取環(huán)島和換道兩種工況,進行仿真實驗和實車實驗對比,結果表明仿真實驗結果與實車道路實驗對應的參數曲線吻合度高,數值誤差在6％以內,驗證了汽車虛擬樣機模型與參考原型車之間動態(tài)響應的一致性,在基于雙移線、變速直線、不平路面、凹凸路面等典型特殊工況仿真表明了虛擬樣車仿真的有效

4、性,為仿真平臺設計奠定了良好基礎。
　　基于頻譜分析方法,用方向譜代替海浪譜,實現了一種基于方向譜的船舶振蕩運動計算方法并以之為基礎建立了船舶振蕩仿真系統(tǒng)。利用船舶振蕩仿真系統(tǒng),對不同船速、風速、船舶航向情況進行仿真,并將仿真結果和Seakeeper仿真軟件在相同條件下的仿真結果進行對比,驗證船舶振蕩仿真系統(tǒng)的正確性。因此采用虛擬樣機技術,并結合陸路和海上各種運輸工況的仿真模型,生成危化品運輸工況虛擬實驗場景,得到相應工況下運動模

5、擬器狀態(tài)輸入。
　　根據模擬車船運行的需要,運動模擬器采用6自由度Hexaglide機構與控制模塊組成,采用交流伺服電機驅動,由滾珠絲杠和導軌將電機的轉動變換為滑塊的直線運動。在結構上提供一個方向的純移動,并且這個方向的移動量只受導軌長度的限制,移動工作空間容易得到擴展,使機構的移動方向和車船的前進方向相同,能夠獲得較長的加、減速時間,可以更好的模擬車船的真實運動情況。在確定運動模擬器的構型后,進行機構的運動學分析,研究機構位姿逆

6、解求解算法,并建立速度和加速度的映射關系。在運動學分析的基礎上,又進一步分析了機構的工作空間和靈巧度。為使分析結果更具有工程實用性,定義了工程上使用頻率最高的核心工作空間,并對其靈巧度的分布進行了仿真。為完成仿真平臺的機構綜合,又深入分析了機構參數對位置工作空間、核心工作空間及機構靈巧度的影響,在此基礎上,利用所提出的機構參數優(yōu)化流程完成了機構參數的優(yōu)化,并驗證了優(yōu)化結果的優(yōu)異性。
　　最后,搭建運輸模擬器實驗平臺,對模擬器控制系