危化品運輸工況仿真與模擬器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了從技術(shù)上根本解決危化品在生產(chǎn)、運輸、倉儲、使用全壽命周期內(nèi)的安全問題,我國開展了針對各種危化品在上述環(huán)節(jié)中的安全監(jiān)測與跟蹤系統(tǒng)的技術(shù)研究。而檢驗有關(guān)?；繁O(jiān)測用傳感器及其集成系統(tǒng)的性能,是保障危化品監(jiān)測傳感器及系統(tǒng)研究、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用的基礎(chǔ)。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?shù)姆椒?來驗證有關(guān)傳感器在不同工況下的真實準(zhǔn)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(fēng)險性大、測試的工況有限

2、、出現(xiàn)性能問題難以重復(fù)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(lián)機構(gòu),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(shù)和半物理系統(tǒng)實驗相結(jié)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(zhuǎn)仿真實驗、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入仿真實驗、方向盤角脈沖輸入仿真實驗和轉(zhuǎn)向輕便性仿真實驗,仿真實驗的數(shù)據(jù)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(jié)果表明仿真實驗結(jié)果與實車道路實驗對應(yīng)的參數(shù)曲線吻合度高,數(shù)值誤差在6％以內(nèi),驗證了汽車虛擬樣機模型與參考原型車之間動態(tài)響應(yīng)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(shè)計奠定了良好基礎(chǔ)。
　　基于頻譜分析方法,用方向譜代替海浪譜,實現(xiàn)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(chǔ)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(fēng)速、船舶航向情況進行仿真,并將仿真結(jié)果和Seakeeper仿真軟件在相同條件下的仿真結(jié)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(shù),并結(jié)合陸路和海上各種運輸工況的仿真模型,生成?；愤\輸工況虛擬實驗場景,得到相應(yīng)工況下運動模

5、擬器狀態(tài)輸入。
　　根據(jù)模擬車船運行的需要,運動模擬器采用6自由度Hexaglide機構(gòu)與控制模塊組成,采用交流伺服電機驅(qū)動,由滾珠絲杠和導(dǎo)軌將電機的轉(zhuǎn)動變換為滑塊的直線運動。在結(jié)構(gòu)上提供一個方向的純移動,并且這個方向的移動量只受導(dǎo)軌長度的限制,移動工作空間容易得到擴展,使機構(gòu)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(gòu)型后,進行機構(gòu)的運動學(xué)分析,研究機構(gòu)位姿逆

6、解求解算法,并建立速度和加速度的映射關(guān)系。在運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上,又進一步分析了機構(gòu)的工作空間和靈巧度。為使分析結(jié)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(gòu)綜合,又深入分析了機構(gòu)參數(shù)對位置工作空間、核心工作空間及機構(gòu)靈巧度的影響,在此基礎(chǔ)上,利用所提出的機構(gòu)參數(shù)優(yōu)化流程完成了機構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化,并驗證了優(yōu)化結(jié)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