[發明專利]一種基于預見控制的貨車車廂自動平衡控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201510610900.2
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105523091B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 楊雪鋒;董事;李威;路恩;劉玉飛;李騰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B62D37/00
• 分類號: B62D37/00;B62D33/08
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所32205
• 代理人: 華德明

技術領域

本發明涉及一種貨車車廂自動平衡技術，具體是一種基于預見控制的貨車車廂自動平衡控制裝置及控制方法。

背景技術

貨車是一種現代化非常重要的交通運輸工具，隨著運輸業的發展，對貨物的運輸數量和質量的要求越來越高，貨物的安全運輸成了國內外企業、學者研究的熱點領域。

車廂是運送貨物的載體，承擔著裝卸、運輸貨物的功能，起到了保證貨物安全的關鍵性作用。貨車車廂自動平衡技術是保證貨物在運輸過程中不隨路面的起伏、不平等狀態的變化而發生相對移動和碰撞，以降低貨物損壞率的有效技術。

當前大多數貨車車廂主要靠車輛的懸架系統來減輕路面不平的激勵，并主要靠將貨物與車廂固定的方法保證貨物不發生相對位移，而要實現貨物的平穩運輸，其關鍵技術是車廂姿態的自動平衡。

目前車廂的自動平衡控制方法主要是宏動平衡方式和反饋控制兩種形式，采用宏動平衡方式導致只能實現大傾角范圍內的車廂平衡，而無法抑制車廂的小幅振動；若采用反饋控制的方式將導致車廂的平衡調節總是滯后于路面的擾動，特別是當路面崎嶇不平時，車廂的平衡控制越發困難。

現有技術中，對車廂自動平衡裝置的研究比較少，大多集中于機械結構的設計，且主要是針對車廂的宏觀位移進行平衡控制，特別是車廂姿態的實時控制研究并未涉及，例如專利號為：CN201020117481.1、名稱為一種貨車車廂平衡控制裝置；專利號為：CN200410040100.3、名稱為一種車輛和車廂的自身平衡系統；專利號為：CN201020117042.0名稱為一種車廂自動平衡裝置。

以上專利主要是針對車廂宏觀位移自動平衡機械結構的設計及控制方法的實現，而對于路況擾動信號的預判與實時控制的方法方面的研究并未涉及，為下一步微調車廂的姿態平衡帶來很大的不便。因此，需要設計一種車廂自動平衡控制裝置和控制方法，實現對車廂姿態的精確調整和車廂振動的消除，具有很強的現實意義。

發明內容

本發明提供一種基于預見控制的貨車車廂自動平衡控制裝置及控制方法，其能夠有效解決現有車廂抗路面干擾能力差、存在小幅振動和實時性不足的缺陷，進一步保證貨物的運輸安全。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于預見控制的貨車車廂自動平衡控制裝置，它包括：

控制系統、傾斜伺服電動彈簧缸、副臂、導向桿、車架、傾角傳感器、第一組垂直伺服電動彈簧缸、第二組垂直伺服電動彈簧缸、雙向對稱伸縮缸、車廂、第一組位移傳感器、第二組位移傳感器以及第三組位移傳感器；

所述傾斜伺服電動彈簧缸的前端通過車架前端中心處固定的第一組轉動副鉸接在車架上、后端通過第一組萬向鉸串接在車廂前端下沿設有的導向桿上；

所述第一組垂直伺服電動彈簧缸的下端通過車架尾端設有的第一組固定安裝孔固定安裝在車架上、上端通過第二組萬向鉸鉸接在雙向對稱伸縮缸左端；

所述第二組垂直伺服電動彈簧缸的下端通過車架尾端設有的第二組固定安裝孔固定安裝在車架上、上端通過第三組萬向鉸鉸接在雙向對稱伸縮缸右端；

所述雙向對稱伸縮缸通過車廂尾端上沿設有的第二組轉動副鉸接在車廂頂部；

所述傾角傳感器安裝在車廂正下方中心處；

所述第一組位移傳感器安裝在傾斜伺服電動彈簧缸的活塞與缸筒之間；

所述第二組位移傳感器安裝在第一組垂直伺服電動彈簧缸的活塞與缸筒之間；

所述第三組位移傳感器安裝在第二組垂直伺服電動彈簧缸的活塞與缸筒之間；

其中，所述傾斜伺服電動彈簧缸、第一組垂直伺服電動彈簧缸、第二組垂直伺服電動彈簧缸、副臂分別連接至控制系統，控制系統接收和發出動作指令，控制各彈簧缸的伸縮。

所述的雙向對稱伸縮缸包括第一組活塞桿、缸筒、推桿腔、推桿、滑塊、第二組活塞桿和導向槽；

其中，第一組活塞桿、第二組活塞桿與缸筒內壁之間通過移動副連接，兩側推桿的一端分別與第一組活塞桿、第二組活塞桿鉸接，另一端分別與分布在兩側的滑塊鉸接，導向桿穿過滑塊使其沿著自身滑動；

當兩側第一組活塞桿、第二組活塞桿向外運動時，兩側推桿帶動中間的滑塊沿中間的導向槽向缸筒中心收攏；兩側推桿等長，從而使兩側第一組活塞桿、第二組活塞桿的伸長量保持同步。

所述傾斜伺服電動彈簧缸可繞第一組轉動副在豎直面內轉動，其轉角范圍為0°～60°。

所述車廂可繞第二組轉動副前后俯仰，其俯仰角變化范圍為±30°。

所述車廂通過第一組垂直伺服電動彈簧缸、第二組垂直伺服電動彈簧缸進行左右翻轉，其翻轉角變化范圍為±20°。