怎么分析二自由度升降车体车辆的越障偏移??    (微信同号:  136 0000 1358)       中山哪儿有升降车出租,     中山升降车出租,  中山升降车公司,       1二自由度升降车体车辆的越障偏移理论分析,    二自由度升降车体车辆在越障运动过程中，运动方向的改变直接影响到车辆的运行效率和车辆的姿态，进而影响车辆的稳定性等。

        根据建立的二自由度升降车体车辆的前后车体运动学模型，分析车辆在越障运动时的偏移特性，车辆运动方向的偏移主要是绕z轴的角速度和沿y轴的速度，当二自由度升降车体车辆直线行驶时，如果没有转向操作可知二自由度升降车体车辆在直线行驶时，前车体和后车体绕垂直轴转动的相对角速度，当车辆在平整的路面直线行驶时，轮地接触角=0，可得前车体和后车体绕垂直轴的转动角速度，此时前后车体绕垂直轴的转动角速度0，即车辆保持直线行驶。当二自由度升降车体车辆在起伏的路面直线运动时，即轮地接触角0，由于前后车体之间通过二自由度铰关节连接，在起伏的路面运动时，前车体和后车体的车桥之间存在纵向摆动，沿左右两侧车轮前进方向的地形变化都会使前后车体之间产生扭转角度和扭转速度，由此可得前车体和后车体绕垂直轴的转动角速度，因此车辆在直线运动越障时，会产生相对运动方向的偏移。由公式5.39可知，车辆在起伏的路面直线运动时，前后车体绕垂直轴的转动角速度，前后车体间存在相对转动的角速度，会使前后车体之间产生偏摆；前车体和后车体之间有液压转向油缸，车辆直线运动时，液压转向油缸的活塞在中间位置不动，因为液压转向机构存在柔性，前后车体之间偏摆产生的动能转化为液压转向机构柔性引起的弹性势能和耗散能，二自由度升降车体车辆在起伏的路面直线运动时，液压转向机构的柔性会影响前后车体间的偏摆角度，继而造成车辆运动方向的偏移。

           二自由度升降车体车辆在越障过程中的运动方向偏移是前后车体的车桥之间纵向摆动和液压转向机构的柔性综合作用的结果。对于一般的铰接式车辆，如果不存在摆动式车桥，通过起伏路面时，车辆在越障时不会产生偏移现象；当车辆存在摆动式车桥，通过起伏路面时，车辆在越障时会产生运动偏移。

       2二自由度升降车体车辆的越障偏移仿真分析和实验,    在二自由度升降车体车辆的越障偏移仿真分析中，为了保证其与实验结果具有对比性，在仿真分析中车辆的结构参数、初始状态、路面状况等需要尽可能与实车越障实验参数一致。在车辆越障仿真分析中，复杂的障碍地面模型可以采用坐标和对应的垂向坐标，可计算得到轮地接触角i。在二自由度升降车体车辆越障偏移仿真分析中，设车辆沿直线匀速行驶，速度v=3km/h，主要分析以下两种工况： 1）车辆匀速直线行驶，单侧车轮通过0.45m的凹坑；2）车辆匀速直线行驶，单侧车轮通过0.54m的凸起障碍；通过仿真分析，得到车辆在通过凹坑和凸起障碍时的运动轨迹、运动方向角度偏转和横向运动量的偏移。

           通过仿真分析结果可以看出，二自由度升降车体车辆直线运动，单侧车轮通过凹坑和凸起障碍时，由于轮地接触角的变化，导致了前车体和后车体之间产生纵向摆动，使车辆直线运动时产生横摆角，造成了车辆运动方向偏。此时车辆产生了横向位移，并且随时间的增加逐渐增大；根据轮地接触角的定义，在凹坑的底部和凸起障碍的顶部，轮地接触角在零点附近，对应的横摆角曲线上的横摆角变化很小；当车辆完全驶出凹坑或者凸起障碍时，轮地接触角曲线为0，根据公式，可知此时车辆的横摆角不变，因为此时车辆运动方向已经和原来的直线运动路径有了偏移角度，所以车辆的横向位移依然在增加。在二自由度升降车体车辆的越障试验中，车辆在水平路面直线行驶，单侧车轮分别通过凹坑和凸起障碍，障碍的实测几何参数，在前车体的前桥上方安装带有GPS的陀螺仪，在后车体的后桥上方安装陀螺仪，进行车辆越障时的数据采集。  在车辆越障偏移试验中，安装在前后车体的陀螺仪监测车辆运动的姿态、速度、加速度等数据，其中前车体的陀螺仪带有GPS，可以测量车辆越障中的位移，采用数据采集软件进行运动中的数据采集，采样频率为200Hz。二自由度升降车体车辆直线运动通过凹坑，在运动过程中不转动方向盘，即保证前后车体在一条直线上，车辆越过凹坑障碍后，测得的实验数据。 

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          二自由度升降车体车辆直线运动通过凸起障碍，在运动过程中不转动方向盘，保证前后车体在一条直线上，车辆越过凸起障碍后，测得的实验数据。在二自由度升降车体车辆单侧车轮通过凹坑的实验中，初始时，前车体的横摆角约为0，即车辆没有横向摆动；在2.5s时，前车体的单侧车轮驶入凹坑障碍，前车体产生侧倾角，车辆的横摆角增大，车辆产生横向位移，在6s时驶离凹坑障碍，车辆对原有路径的偏离变大。在二自由度升降车体车辆单侧车轮通过凸起障碍的实验中，初始时，前车体的横摆角约为0，即车辆没有横向摆动；在3s时，前车体的单侧车轮进入凸起障碍，前车辆体产生侧倾角，车辆的横摆角增大，车辆产生横向位移，约在7s时驶离凸起障碍，车辆偏离原有的运动路径。二自由度升降车体车辆越障偏移仿真结果和实验结果进行对比，在单侧轮通过凹坑的工况下，仿真中车辆直线越障产生的横摆角平缓增加，最大值约为16°，并且车辆在通过障碍后横摆角不再增加，越障过程中产生的横向位移约0.4m；在实验中，车辆在进入凹坑时横摆角有突变，越障产生的最大横摆角约25°，并且通过障碍后横摆角仍然在增加，越障过程中产生的横向位移为0.6m。在单侧轮通过凸起障碍的工况下，仿真中车辆直线越障产生的横摆角最大值约为17°，并且车辆在通过障碍后横摆角不再增加，越障过程中产生的横向位移约0.43m；在实验中，车辆在通过凸起障碍时越障产生的最大横摆角约22°，并且通过障碍后横摆角仍然在变化，越障过程中产生的横向位移约0.8m。

         实验测试结果和仿真分析结果的误差主要来源于以下几个方面：1.测试、测量设备引起的误差，在实验过程中，陀螺仪由于温度、湿度、气压振动等会存在漂移现象，造成测试结果不准确；2.地形实验环境引起的误差，在实验过程中，试验场地的地形局部不平整，导致车辆运动时姿态的变化；各个区域车轮和地面的滚动摩擦力不一致，导致车辆在运动中存在微小的滑移、滑转，障碍地形的形貌和尺寸无法完全与仿真分析时一致，这些因素都会导致实验结果和仿真结果存在差异；3.在实验中，车辆在进入凹坑障碍时，横摆角测量结果相比仿真结果有突变，根据前车体横向位移测试结果可看出，当前车体单侧车轮进入凹坑障碍时，横向位移也存在突变，车轮和地面产生横向的滑移，造成车辆的横向摆动，使车辆的横摆角产生突变，导致了横摆角的实验测量结果要比仿真结果大；4.在实验中，前车体的横摆角和后车体越障中的横摆角并不相等，说明前后车体之间存在转向的夹角。由于在越障过程中并没有进行转向操作，前后车体间的转向夹角主要是由液压转向机构的柔性产生的，由于液压转向机构的柔性产生的转向夹角的存在，也会使车辆的横摆角实际测量结果比仿真分析的大；

        5.仿真分析中假设车辆在越障中匀速运动，但是在实验中，根据车辆速度测量曲线可以看出车辆在越障过程中的运动速度是不断变化的，因此在仿真分析和实验中，车辆的横向位移量随时间的变化有很大不同。综上所述，通过二自由度升降车体车辆越障偏移的仿真分析和实验结果对比，可以验证二自由度升降车体车辆越障偏移理论模型是正确的。当车辆直线运动单侧车轮通过凹坑地形和凸起障碍地形时，不操纵方向盘进行运动方向的调整，车辆在越障的过程中会产生较大的横摆角，使车辆的运动路径偏离原有路径。根据理论分析，产生这种现象的原因是前后车体的车桥存在沿纵向的摆动，同理，对于有摆动桥式结构的升降车辆，如铰接式采矿车等车辆，在复杂地形下越障运动时都会存在运动方向的偏移现象，这种非人为控制的车辆运动方向偏移使车辆操控更加复杂，尤其是在车辆进行无人化操作应用时，运动方向的偏移使车辆的运动变成一个不稳定的系统，会使车辆失控，容易造成车辆的倾翻事故。

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