?；愤\(yùn)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?；吩谏a(chǎn)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、使用全壽命周期內(nèi)的安全問(wèn)題,我國(guó)開(kāi)展了針對(duì)各種危化品在上述環(huán)節(jié)中的安全監(jiān)測(cè)與跟蹤系統(tǒng)的技術(shù)研究。而檢驗(yàn)有關(guān)危化品監(jiān)測(cè)用傳感器及其集成系統(tǒng)的性能,是保障?；繁O(jiān)測(cè)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(duì)危化品監(jiān)測(cè)用傳感器及其集成系統(tǒng)性能測(cè)試采用真實(shí)罐車(chē)陸路或船舶海上運(yùn)輸?shù)姆椒?來(lái)驗(yàn)證有關(guān)傳感器在不同工況下的真實(shí)準(zhǔn)確性和可靠性,這種測(cè)試方法存在測(cè)試周期長(zhǎng)、測(cè)試成本高、風(fēng)險(xiǎn)性大、測(cè)試的工況有限

2、、出現(xiàn)性能問(wèn)題難以重復(fù)實(shí)驗(yàn)造成分析困難等缺點(diǎn)。
　　針對(duì)陸路或海上真實(shí)測(cè)試存在的缺點(diǎn),本文研制了?；愤\(yùn)輸半實(shí)物仿真與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模擬器采用具有6個(gè)自由度的 Hexaglide并聯(lián)機(jī)構(gòu),來(lái)模擬車(chē)船的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),對(duì)?；繁O(jiān)測(cè)與跟蹤微系統(tǒng)的可靠性和安全性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證。
　　本文采取虛擬樣機(jī)技術(shù)和半物理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究,采用ADAMS建立罐裝車(chē)及半掛車(chē)的系統(tǒng)模型,形成功能性虛擬樣車(chē)。對(duì)虛擬樣車(chē)進(jìn)行整車(chē)動(dòng)

3、態(tài)回轉(zhuǎn)仿真實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角階躍輸入仿真實(shí)驗(yàn)、方向盤(pán)角脈沖輸入仿真實(shí)驗(yàn)和轉(zhuǎn)向輕便性仿真實(shí)驗(yàn),仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)正確遵循了汽車(chē)操作穩(wěn)定性的規(guī)律和要求,驗(yàn)證了虛擬樣車(chē)模型的合理性。截取環(huán)島和換道兩種工況,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)對(duì)比,結(jié)果表明仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)車(chē)道路實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)曲線(xiàn)吻合度高,數(shù)值誤差在6％以?xún)?nèi),驗(yàn)證了汽車(chē)虛擬樣機(jī)模型與參考原型車(chē)之間動(dòng)態(tài)響應(yīng)的一致性,在基于雙移線(xiàn)、變速直線(xiàn)、不平路面、凹凸路面等典型特殊工況仿真表明了虛擬樣車(chē)仿真的有效

4、性,為仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了一種基于方向譜的船舶振蕩運(yùn)動(dòng)計(jì)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(duì)不同船速、風(fēng)速、船舶航向情況進(jìn)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(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證船舶振蕩仿真系統(tǒng)的正確性。因此采用虛擬樣機(jī)技術(shù),并結(jié)合陸路和海上各種運(yùn)輸工況的仿真模型,生成危化品運(yùn)輸工況虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景,得到相應(yīng)工況下運(yùn)動(dòng)模

5、擬器狀態(tài)輸入。
　　根據(jù)模擬車(chē)船運(yùn)行的需要,運(yùn)動(dòng)模擬器采用6自由度Hexaglide機(jī)構(gòu)與控制模塊組成,采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),由滾珠絲杠和導(dǎo)軌將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)變換為滑塊的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在結(jié)構(gòu)上提供一個(gè)方向的純移動(dòng),并且這個(gè)方向的移動(dòng)量只受導(dǎo)軌長(zhǎng)度的限制,移動(dòng)工作空間容易得到擴(kuò)展,使機(jī)構(gòu)的移動(dòng)方向和車(chē)船的前進(jìn)方向相同,能夠獲得較長(zhǎng)的加、減速時(shí)間,可以更好的模擬車(chē)船的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況。在確定運(yùn)動(dòng)模擬器的構(gòu)型后,進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,研究機(jī)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(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上,又進(jìn)一步分析了機(jī)構(gòu)的工作空間和靈巧度。為使分析結(jié)果更具有工程實(shí)用性,定義了工程上使用頻率最高的核心工作空間,并對(duì)其靈巧度的分布進(jìn)行了仿真。為完成仿真平臺(tái)的機(jī)構(gòu)綜合,又深入分析了機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)位置工作空間、核心工作空間及機(jī)構(gòu)靈巧度的影響,在此基礎(chǔ)上,利用所提出的機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化流程完成了機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化,并驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果的優(yōu)異性。
　　最后,搭建運(yùn)輸模擬器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)模擬器控制系