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专利号: 2018103534615
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种应急救援车辆质心位置测量及调整方法,其特征在于:该方法的实现有赖于包括参数测定单元、数据处理单元和执行机构单元的测量系统;

所述参数测定单元,采用在各个车轮上装有对应的空气弹簧,空气弹簧气囊中设有测量压力的气压传感器来测量压力;在车体静止质心位置处设置有IMU惯性测量单元,用于测量车体位姿数据,解算出行驶过程中车辆行驶姿态,并将其实时传输至所述数据处理单元;

所述数据处理单元包括单片机、外部通讯接口、A/D转换器和D/A转换器;所述参数测定单元中的传感器与所述数据处理单元连接;

所述车轮处各气压传感器,在车辆行驶中实时将压力信号传输至数据处理单元,根据车轮承载试验得出车轮气压与载荷对应关系,将压力信号转变为对应车轮承受载荷大小,进而可以得出整车质量以及不同车轮侧载荷分布;

所述执行机构单元包括十字型平板,安装固定于车辆底盘上;在所述十字型平板上布置有四个配重块,其分布满足平板配重块整体质心与车体初始质心重合;在所述十字型平板的中心处装有两台伺服电机,通过齿轮齿条机构与所述配重块连接,能分别带动两个直线方向上的配重块两两同步运动;所述伺服电机接收单片机处理运算后的控制信号,并执行控制命令;

所述方法具体内容包括如下步骤:

步骤1,确定整车质量

所述应急救援车为三桥车辆,当车辆启动时,所述测量系统开始工作;首先车轮处六个气压传感器分别就对应轮胎胎压进行测量,将六个气压传感器1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2所测得的胎压分别记作p1、p2、p3、p4、p5、p6,基于压力与载荷关系试验,得出六个轮胎载荷F1、F2、F3、F4、F5和F6,从而计算整车质量M为:M=(F1+F2+F3+F4+F5+F6)/g;

步骤2,确定车体质心横、纵向位置

车辆行驶后,单片机接收到气压传感器信号后开始对其进行处理,并计算得出车体质心位置;

由六个气压传感器可分别得到车体左侧车轮与右侧车轮的承受载荷,左侧承载为F1+F3+F5,右侧承载为F2+F4+F6,已知车轮轮距为d,根据车体自身力矩平衡原理,计算得到车体质心距离左侧车轮水平距离d1为:d1=d(F2+F4+F6)/Mg;

取车体中、后桥轴距中点为后轴计算轴心点,前后轴距为l;前轴承载为F1+F2,后轴承载为F3+F4+F5+F6;根据车体力矩平衡原理,计算得到车体质心距离前轴水平距离l1为:l1=l(Mg-F1-F2)/Mg;

步骤3,调整车体质心位置

当检测到车体质心产生偏差后,数据处理单元开始发出信号对执行机构单元进行控制,调整质心位置;四个配重块由对应伺服电机驱动,在IMU惯性测量单元检测到车体存在俯仰或侧倾时,分别对两台伺服电机输入信号,控制伺服电机运转,使配重块沿指定方向动作,以此补偿车体质量分布不均,逐步调整车体质心恢复平稳移动轨迹;

调整动作结束的判别依据为俯仰角及侧倾角是否在阈值角度以内;当车辆在公路行驶时,质心侧偏转角度较小;当IMU惯性测量单元检测到车辆俯仰角及侧倾角小于阈值角度θ0时,停止质心位置调整。