一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，包括：液罐，其能够相对于车体横向倾斜；液罐调整单元，其安装在液罐和车体之间，用于驱动液罐横向倾斜一定的角度；侧倾角传感器，其安装在车体上，用于检测车体的倾斜角度；控制器，其连接侧倾角传感器并接收侧倾角传感器的信号；其中，控制器还连接液罐调整单元，其根据接收的侧倾角传感器的信号控制液罐调整单元驱动液罐横向倾斜一定的角度。本发明专利技术的液罐调整装置和控制方法，采用了液压缸对液罐姿态进行了积极的动态的控制，提高了对环境的适应性，可以在各种多变工况下改变液罐倾斜的角度，进而改善液罐车的行驶稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置及控制方法
本专利技术涉及液罐车
，更具体地说，涉及一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置及控制方法。
技术介绍
液罐车是一种装运油类物料的载货汽车，液体货物置于液罐内。考虑到液体热胀冷缩的特性以及使用过程中的实际情况，多数情况下，液罐车为非满载状态，在行驶过程中，车辆的加速、制动与转向操作将导致内部液体的晃动，对液罐内壁产生较大的冲击，且导致车体质心位置的不断变化，同时，为了降低整车的质心高度，液罐的横向尺寸一般大于垂向尺寸，因此尤其是在转向过程中，液体的横向载荷转移较为剧烈，这将降低汽车行驶的稳定性，对液罐车的行车安全构成了极大的威胁。现有的技术可以通过主动悬架对一般商用车的侧倾进行控制，但对于液罐车来说，主动悬架并没有解决液罐中液体晃动的问题，液体的剧烈晃动依然会对液罐造成冲击，降低主动悬架对侧倾控制的作用效果。为提高液罐车的行车安全，现有的技术主要围绕于在液罐内部安装防波板以降低液体的晃动从而提高液罐车的操纵稳定性，其主要特征为：防波板沿液罐长度方向交叉布置，防波板顶部和底部开有槽孔。现有的技术存在一些不足之处，实际上液罐内部液体仍处于连通状态，在汽车加速、减速以及转弯时液体的晃动，尤其是横向晃动没有得到有效的抑制，依然会严重影响液罐车的操纵稳定性，严重情况下液罐车将发生侧翻。除此之外，浪涌对防波板会产生较大的冲击，降低其使用寿命。因此，有必要从其他角度入手，设计一种抑制液体晃动的装置。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，控制器根据其检测的侧倾角，通过调整单元调整液罐的横向角度，防止液位横向晃动过大。本专利技术还有一个目的是一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置的控制方法，通过模糊控制调整液罐的倾斜角度，防止液位横向晃动过大。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，包括：液罐，其能够相对于车体横向倾斜；液罐调整单元，其安装在所述液罐和车体之间，用于驱动液罐横向倾斜一定的角度；侧倾角传感器，其安装在车体上，用于检测车体的倾斜角度；以及控制器，其连接侧倾角传感器并接收侧倾角传感器的信号；其中，所述控制器还连接液罐调整单元，其根据接收的侧倾角传感器的信号控制液罐调整单元驱动液罐横向倾斜一定的角度。优选的是，所述液罐调整单元包括：两组液压缸，其对称安装在所述液罐两侧，用于驱动液罐向左或右横向倾斜；液压泵，其通过阀门组和液压管路连接液压缸，用于给液压缸提供液压油；阀门组，其连接控制器，用于控制液压管路的通断；其中，所述液压管路包括供油支路、溢流回油支路、第一工作支路和第二工作支路。优选的是，所述液罐调整单元还包括：驱动电机，其通过减速机构连接液压泵的入口，用于驱动液压泵输出液压油。优选的是，所述阀门组包括：电磁阀，包括第一入口，其中，所述第一入口通过供油支路连接液压泵的出口；溢流阀，其通过溢流回油支路连接所述电磁阀的第二入口，用于控制溢流；其中，所述电磁阀的第一出口通过第一工作支路连接一组液压缸，所述电磁阀的第二出口通过第二工作支路连接另一组液压缸；电磁调速阀，其分别安装在所述第一工作支路和第二工作支路上，用于控制工作支路中液压油的速度；分流阀，其分别安装在所述第一工作支路和第二工作支路上连接液压缸的一端，用于对一组液压缸进行分流。优选的是，所述控制器连接电磁调速阀和电磁阀，用于控制液压管路的通断。优选的是，所述控制器包括：主控芯片，其连接所述侧倾角传感器和CAN模块，接收侧倾角信号并输出控制信号；CAN模块，其连接主控芯片，用于与外部进行通信并传输控制信号；电磁阀驱动电路，其通过CAN模块接收控制信号，用于控制电磁阀；调速阀驱动电路，其通过CAN模块接收控制信号，用于控制调速阀；供电电路模块，其连接主控芯片，用于给主控芯片供电。本专利技术的目的还通过一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置的控制方法来实现，包括以下步骤：所述主控芯片采用模糊控制器；分别将侧倾角、侧倾角变化率以及液压缸的动作速度转换为模糊论域中的量化等级；将所述侧倾角、侧倾角变化率输入模糊控制器；所述模糊控制器中的侧倾角、侧倾角变化率分为5个等级，液压缸的动作速度分为4个等级；模糊控制器输出液压缸的动作速度，分别控制液压缸驱动液罐横向倾斜。优选的是，所述输入侧倾角和侧倾角变化率的模糊论域为[-1,1]，模糊子集均为{LB、LS、ZE、RS、RB}；其中，所述侧倾角的量化因子为5，侧倾角变化率的量化因子为10；输出液压缸的动作速度的模糊论域为[-1,1]，模糊子集为{S、MS、MF、F}，量化因子为0.1。优选的是，还包括侧倾执行层：模糊控制器控制一组液压缸执行侧倾动作，一组中每个液压缸的侧倾力矩T为：其中，κ为侧倾力矩因子；M为液罐的质量；Ml为液罐中液体的质量；g为重力加速度；L为液压缸活塞杆的动作量；n为一组液压缸中液压缸的数量。侧倾力矩因子κ为：其中，v为液压缸动作速度，θ为侧倾角传感器检测到的车体的侧倾角。优选的是，所述模糊控制规则为：当车体一侧的侧倾角和侧倾角变化率较大时，液压缸控制液罐反向一侧快速倾斜；当车体一侧的侧倾角和侧倾角变化率较小时，液压缸控制液罐反向一侧较慢或较快的倾斜；当车体处于中位且侧倾角变化率较小时时，液压缸控制液罐反向一侧慢速倾斜。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术采用了液压缸对液罐姿态进行了积极的动态的控制，提高了对环境的适应性，可以在各种多变工况下改变液罐倾斜的角度，由于液罐的横向尺寸大于垂向尺寸，因此可以降低液罐内液体的横向晃动，进而改善液罐车的行驶稳定性；2、本专利技术由于采用了主动控制，可以考虑减少液罐内部的防波板数目，使液罐的制造与维护更加便利，而且便于对液罐内部进行清理；3、本专利技术与采用主动悬架技术抑制车辆侧倾的技术方案相比，在不改变原车结构的前提下进行了附加装置的安装，对原车改动较小，可根据需要进行拆装。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置的主视图；图2为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置的侧视图；图3为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置的结构组成示意图；图4为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置的单片机控制器结构组成框图；图5为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置的工作原理框图；图6为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置的液压缸动作速度模糊控制算法框图；图7为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置采用模糊控制的输入侧倾角的隶属度函数；图8为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置采用模糊控制的输入侧倾角的变化率的隶属度函数；图9为本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置采用模糊控制的输出液压缸的动作速度的隶属度函数；图10本专利技术所述的一种降低液体横向晃动的液罐车液罐姿态主动调整装置调整过程的示意图图11为本专利技术所述的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，其特征在于，包括：液罐，其能够相对于车体横向倾斜；液罐调整单元，其安装在所述液罐和车体之间，用于驱动液罐横向倾斜一定的角度；侧倾角传感器，其安装在车体上，用于检测车体的倾斜角度；以及控制器，其连接侧倾角传感器并接收侧倾角传感器的信号；其中，所述控制器还连接液罐调整单元，其根据接收的侧倾角传感器的信号控制液罐调整单元驱动液罐横向倾斜一定的角度。

【技术特征摘要】
1.一种降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，其特征在于，包括：液罐，其能够相对于车体横向倾斜；液罐调整单元，其安装在所述液罐和车体之间，用于驱动液罐横向倾斜一定的角度；侧倾角传感器，其安装在车体上，用于检测车体的倾斜角度；以及控制器，其连接侧倾角传感器并接收侧倾角传感器的信号；其中，所述控制器还连接液罐调整单元，其根据接收的侧倾角传感器的信号控制液罐调整单元驱动液罐横向倾斜一定的角度。2.如权利要求1所述的降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，其特征在于，所述液罐调整单元包括：两组液压缸，其对称安装在所述液罐两侧，用于驱动液罐向左或右横向倾斜；液压泵，其通过阀门组和液压管路连接液压缸，用于给液压缸提供液压油；阀门组，其连接控制器，用于控制液压管路的通断；其中，所述液压管路包括供油支路、溢流回油支路、第一工作支路和第二工作支路。3.如权利要求2所述的降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，其特征在于，所述液罐调整单元还包括：驱动电机，其通过减速机构连接液压泵的入口，用于驱动液压泵输出液压油。4.如权利要求3所述的降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，其特征在于，所述阀门组包括：电磁阀，包括第一入口，其中，所述第一入口通过供油支路连接液压泵的出口；溢流阀，其通过溢流回油支路连接所述电磁阀的第二入口，用于控制溢流；其中，所述电磁阀的第一出口通过第一工作支路连接一组液压缸，所述电磁阀的第二出口通过第二工作支路连接另一组液压缸；电磁调速阀，其分别安装在所述第一工作支路和第二工作支路上，用于控制工作支路中液压油的速度；分流阀，其分别安装在所述第一工作支路和第二工作支路上连接液压缸的一端，用于对一组液压缸进行分流。5.如权利要求4所述的降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，其特征在于，所述控制器连接电磁调速阀和电磁阀，用于控制液压管路的通断。6.如权利要求5所述的降低液体横向晃动的液罐车液罐调整装置，其特征在于，所述控制器包括：主控芯片，其连接所述侧倾角传感器和CAN模块，接收侧倾角信号并输出控制信号；CAN模块，其连接主控芯片，用于与外部进行通信并传输控制信号；电磁阀驱动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗长富，任政焰，赵伟强，郑宏宇，陈国迎，何磊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22