基于路面狀態(tài)識別的裝載機限滑差速器防滑性能研究.pdf

1、輪式裝載機由于其所處工作環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常會在分離附著路面、不平路面等的工地上行駛和進行鏟掘作業(yè)時發(fā)生不同程度的驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn)。輪胎的過度滑轉(zhuǎn)會造成裝載機機動性、動力性、經(jīng)濟性、作業(yè)效率等大大降低，而車輛驅(qū)動防滑控制系統(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，對有效減少驅(qū)動輪過度滑轉(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價值。
　　在查閱了國內(nèi)外相關(guān)文獻和資料的基礎(chǔ)上，本文以ZL50型

2、輪式裝載機為研究對象。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，并對其進行了運動學(xué)、動力學(xué)分析及SIMULINK建模。在分析ZL50型裝載機的動力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與工作特性基礎(chǔ)上分別建立了發(fā)動機與液力變矩器匹配模型、變速器、驅(qū)動橋、驅(qū)動輪、輪胎和裝載機整機驅(qū)動動力學(xué)數(shù)學(xué)模型以及轉(zhuǎn)向運動學(xué)動力學(xué)模型。根據(jù)建立的動力傳動系統(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，在裝載機滑轉(zhuǎn)率控制目標(biāo)上僅憑人為經(jīng)驗設(shè)定所存在的不足，設(shè)計了一種以驅(qū)動輪角加速度為判別參數(shù)的路面狀態(tài)識別方法。該方法用于識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，本文采用模糊PID復(fù)合控制算法。利用MATLAB工具箱設(shè)計了二維模糊控制器，包括對輸入、輸出變量隸屬函數(shù)、模糊控制規(guī)則設(shè)計。在設(shè)計復(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)動防滑控制方式、控制算法和建立的路面狀態(tài)識別系統(tǒng)以及車輛動力學(xué)系統(tǒng)模型設(shè)計了裝載機驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)，并搭建了裝載機整機防滑系統(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裝載機直行和轉(zhuǎn)向行駛工況進行了仿真驗證。通過仿真結(jié)果分析與對比，施加驅(qū)動防滑控制相對于未施加驅(qū)動防滑控制的裝載機驅(qū)動性能有了明顯的提高，有效抑制了低附著路面驅(qū)動車輪過度滑轉(zhuǎn)