平衡重式叉车转弯侧翻机理与防侧翻控制研究

According to many complex influence factors for the rollover process of the counterbalance forklift truck, the research of turning side turn roll process and rollover mechanism, dynamic security region calculation, anti rollover control mode, anti rollover control strategy are studied. The research mainly includes: Based on the analysis of turning side turn roll process and rollover mechanism of the counterbalance forklift truck, the anti rollover control mode of the combination of lateral support control and dynamic weight position adjustment is put forward. The dynamic security region of the counterbalance forklift truck is calculated, and the dynamic security region is divided into security region, the boundary zone and the non secure region; In the security region, the control strategy and control method for anti rollover control of the counterbalance forklift truck is proposed based on the roll classification, and the anti roll classification control is carried out; In the boundary zone, the forklift anti rollover control of extension control theory and methods is proposed based on extension theory, can expand the effective working area and the controllable range of anti rollover control and improve the turning side turn roll stability of the counterbalance forklift truck; The project intends to use the methods of the theoretical analysis, software simulation, and the real vehicle test, in order to provide a theoretical reference and basis for the anti rollover control of the counterbalance forklift truck.

针对平衡重式叉车转弯侧翻过程复杂、影响因素多，进行平衡重式叉车转弯侧翻过程与侧翻机理、动态安全域计算、防侧翻控制方式与防侧翻控制策略研究。主要包括：在平衡重式叉车转弯侧翻过程与侧翻机理分析的基础上，提出基于侧倾支撑控制与动配重位置调节相结合的平衡重式叉车转弯防侧翻控制方式，进行平衡重式叉车动态安全域计算，将动态安全域划分为安全域、安全域边界带和非安全域；在安全域内，提出基于侧倾分级的平衡重式叉车防侧翻控制控制策略与控制方法，进行防侧翻分级控制；在安全域边界带，提出基于可拓理论的平衡重式叉车防侧翻可拓控制理论与方法，拓展防侧翻控制功能的有效区域与可控范围，提高平衡重式叉车的转弯侧翻稳定性。项目拟采取理论分析、软件仿真与实车试验的方法，以期为平衡重式叉车防侧翻控制研究提供新的理论参考和依据。

平衡重式叉车的车架与车桥铰接、载荷与质心位置变化大，易发生转弯侧翻事故，且侧翻过程复杂、影响因素多。本项目重点研究了平衡重式叉车转弯侧翻过程与侧翻机理、动态安全域计算、防侧翻控制方式、铰接角度稳定域与可行域、防侧翻控制策略、防侧翻系统时滞与容错控制方法等，主要研究成果如下：.（1）全面揭示了平衡重式叉车侧翻失稳过程与失稳机理，建立分阶段叉车侧翻动力学模型，提出了适用于平衡重式叉车的防侧翻控制执行方式；.（2）突破了平衡重式叉车稳定域判断问题，提出了基于零力矩点的稳定性状态判断方法、基于多模型数据融的质心位置估计方法、适用于平衡重式叉车的侧倾能量稳定性指标、侧翻稳定性判断方法与安全域判断方法，可实现不同工况下平衡重式叉车稳定域判断与准确表达。.（3）确定了铰接车倒车时的铰接角度稳定性区域与可行性区域；提出了基于多模型信息融合的铰接角度状态估计方法，提高铰接转向过程中稳定性，提出了作业阻力分级的液压机械双流传动系统滑转率控制方法，提高复杂多变作业环境的适应性与稳定性。.（4）提出了有效的平衡重式叉车防侧翻控制策略与控制方法，包括基于侧倾分级的防侧翻变论域模糊控制、基于T-S模糊神经网络的防侧翻分层控制、模型预测防侧翻控制、基于侧倾能量分级、可拓决策与稳定域划分的叉车防侧翻分级控制策略等，有效提高了平衡重式叉车侧翻稳定性与主动安全。.（5）提出了平衡重式叉车防侧翻系统时滞动态输出反馈与自适应容错控制方法，降低叉车恢复稳定过程中的抖动，改善执行器、传感器故障带来的影响，快速恢复系统稳定，提高叉车防侧翻系统稳定性与可靠性。.本项目突破了平衡重式叉车稳定域判断与稳定性控制关键问题，为平衡重式叉车的侧翻稳定性判断与稳定性控制提供了切合可行的方法，部分研究成果已在与安徽合力股份有限公司等产学研合作项目中得到了较好的应用。也可为具有类似特点车辆的稳定性判断与控制提供参考，具有重要的科学意义和应用价值。