重型车辆液压自动调平模糊PID控制研究

随着我国经济建设的飞速发展,在军事、桥梁、大型机械、造船、冶金以及石油化工等各个领域,大型工程建设越来越多,重型设备及重型结构件的运输安装任务急剧增加,在这些基础建设中,工作对象超高、超宽、超重现象比较多见,重型车辆是这类物件运输的最佳工具。为了确保运输的安全性,防止物件倾翻或滑落,发生车毁人亡的严重事故,行驶过程中其运载平台必须保持一定的水平度。鉴于运输作业环境比较复杂,行驶工况连续实时变化,人工实时判断调平非常困难,运输车辆需要设计一套自动调平系统,在低频范围内能及时有效地调整运载平台位姿,使其水平度在允许范围内。 本文的主要工作如下: (1)简述了重型车辆的常见组成部分,介绍了国内外在重型车辆和调平方面发展的近况,分析了重型车辆几种常见的工况。 (2)并通过比较分析,确定了采用4点调平的方法。并分析和研究了两种主要的调平策略(位置误差控制法和角度误差控制法),根据重型车辆的调平运动特性,选择对应的最佳调平策略,即确定采用“追逐式”,最高点不动调平策略。基于整车调平的液压系统,以单支点液压悬挂组为重点研究对象,对其进行了数学建模,推导出1/4车辆液压悬挂的阀控柱塞缸的数学传递函数表达式。随后,并以某175t平板车为研究实例,阐述了采用常规PID控制策略存在的不足。 (3)分析了模糊PID控制较之于常规PID控制的优势,确定采用模糊PID控制。并详细叙述了模糊PID控制器的设计过程,包括fuzzy推理机和变参数控制器两大部分的设计。 (4)以175t重型车辆为研究对象,运用matlab/simulik工具,实现对控制系统PID参数的在线实时调整,与常规PID控制方法进行分析比较,可知模糊PID控制方法明显提高控制系统性能。 (5)采用PRO/E建立调平机构的三维虚拟样机模型,导入到adams中,并将车架平台设计为柔性体,用adams与matab进行联合仿真分析,评价研究的调平控制策略及控制方法,分析车架平台的调平情况,得出对工程实际应用具有指导意义的结论。