【技术实现步骤摘要】
本申请涉及液罐车，特别涉及一种液罐车罐内液体晃动的建模方法、装置、电子设备及介质。
技术介绍
1、液罐车是常见的危险化学品运载工具，由于按标准只能非满载导致液体易晃动，加之质心高载重大的特点，车液耦合后侧翻稳定性差，较易发生侧翻事故导致危化品泄露甚至爆炸。然而液罐车运输危险程度高、劳动强度大，因此人工液罐车驾驶将逐步被自动驾驶代替。对于自动驾驶液罐车来说，根据车辆与液体晃动机理建立较为精确的简化模型，并基于车、液模型设计考虑液体晃动的防侧翻控制算法、实现控制所需状态量的测量或估计是实现液罐车可靠自动驾驶的重要技术手段。
2、相关技术中通常是将液罐车内液体的晃动近似为等效单摆模型或等效椭圆摆模型来看待进行建模，或者是使用势流理论来建立流体模型，然而上述第一种方法的局限性在于单摆模型和椭圆摆模型只能模拟液体的主频，或者说一阶晃动，无法表达更高阶的晃动模态，因此只能较准确反映液体的小幅晃动，即近似线性晃动时的状态，模型的适用范围很有限。而第二种方法势流理论更是只能针对某些特定几何截面形状的罐体，在小幅线性晃动时建模，适用范围更加有限。
技术实现思路
1、本申请提供一种液罐车罐内液体晃动的建模方法、装置、电子设备及介质，以解决相关技术中模型的适用范围小、液体晃动建模精度低等问题。
2、本申请第一方面实施例提供一种液罐车罐内液体晃动的建模方法，包括以下步骤：获取液罐车罐内液体晃动的多自由度等效摆模型；设置所述多自由度等效摆模型的具体构型和输入量，根据所述具体结构和所述
3、可选地，所述获取液罐车罐内液体晃动的多自由度等效摆模型，包括：以摆杆和集中质量为基本单元；将摆杆一端铰接在液罐横截面内的一点或者一个集中质量；对于没有固定端的摆杆连接的集中质量的运动轨迹为椭圆一部分；允许集中质量铰接多根摆杆，且允许一个或多个集中质量以不连接任何摆杆的形式固定于液罐横截面的一点，以建立得到所述多自由度等效摆模型。
4、可选地，所述具体构型包括至少多个单摆和/或椭圆摆的线性和/或非线性组合。
5、可选地，所述根据所述具体结构和所述输入量确定所述多自由度等效摆模型的动能及势能，包括：设置所述多自由度等效摆模型的输出力和力矩在液罐横截面内的作用点和正方向，并以所述作用点为原点、所述正方向为坐标轴建立平面直角坐标系；在所述的平面直角坐标系中表示出所述多自由度等效摆模型的各集中质量的位置矢量，并对所述各集中质量的位置矢量分别进行时间求一阶和二阶导数，获得所述各集中质量的速度矢量和加速度矢量；利用所述位置矢量、所述速度矢量和加速度矢量确定所述多自由度等效摆模型的动能，以及多自由度等效摆模型的动能在指定零势能点的势能。
6、可选地，所述根据建立的液罐横截面内的液体晃动模型识别所述微分动力学方程的所有待定参数，包括：设置所述液体晃动模型的多个输出量以及输出量之间的输出方式；根据预设工况获取所述多个输出量的输出量时间序列数据，基于所述输出量之间的输出方式和所述输出量时间序列数据构造所述微分动力学方程的待定参数的代价函数；对所述代价函数进行优化，并基于优化后的代价函数识别所述微分动力学方程的所有待定参数。
7、可选地，所述输出量包括侧向力、垂向力和侧倾力矩，所述预设工况包括侧向加速度阶跃激励工况和/或侧向加速度正弦波动工况，所述代价函数为所有误差项的非负加权和。
8、本申请第二方面实施例提供一种液罐车罐内液体晃动的建模装置，包括：获取模块，用于获取液罐车罐内液体晃动的多自由度等效摆模型；设置模块，用于设置所述多自由度等效摆模型的具体构型和输入量，根据所述具体结构和所述输入量确定所述多自由度等效摆模型的动能及势能；确定模块，用于根据所述多自由度等效摆模型的动能及势能确定多个摆动自由度的微分动力学方程，并根据建立的液罐横截面内的液体晃动模型识别所述微分动力学方程的所有待定参数；构建模块，用于根据所述微分动力学方程以及所述所有待定参数构建所述液罐车罐内的液体晃动简化模型。
9、可选地，所述获取模块，进一步用于以摆杆和集中质量为基本单元；将摆杆一端铰接在液罐横截面内的一点或者一个集中质量；对于没有固定端的摆杆连接的集中质量的运动轨迹为椭圆一部分；允许集中质量铰接多根摆杆，且允许一个或多个集中质量以不连接任何摆杆的形式固定于液罐横截面的一点，以建立得到所述多自由度等效摆模型。
10、可选地，所述具体构型包括至少多个单摆和/或椭圆摆的线性和/或非线性组合。
11、可选地，所述设置模块，进一步用于设置所述多自由度等效摆模型的输出力和力矩在液罐横截面内的作用点和正方向，并以所述作用点为原点、所述正方向为坐标轴建立平面直角坐标系；在所述的平面直角坐标系中表示出所述多自由度等效摆模型的各集中质量的位置矢量，并对所述各集中质量的位置矢量分别进行时间求一阶和二阶导数，获得所述各集中质量的速度矢量和加速度矢量；利用所述位置矢量、所述速度矢量和加速度矢量确定所述多自由度等效摆模型的动能，以及多自由度等效摆模型的动能在指定零势能点的势能。
12、可选地，所述确定模块，进一步用于：设置所述液体晃动模型的多个输出量以及输出量之间的输出方式；根据预设工况获取所述多个输出量的输出量时间序列数据，基于所述输出量之间的输出方式和所述输出量时间序列数据构造所述微分动力学方程的待定参数的代价函数；对所述代价函数进行优化，并基于优化后的代价函数识别所述微分动力学方程的所有待定参数。
13、可选地，所述输出量包括侧向力、垂向力和侧倾力矩，所述预设工况包括侧向加速度阶跃激励工况和/或侧向加速度正弦波动工况，所述代价函数为所有误差项的非负加权和。
14、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法。
15、本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法。
16、由此，本申请至少具有如下有益效果：
17、本申请实施例可以通过设置多自由度等效摆模型的具体构型和输入量，以确定多自由度等效摆模型的动能及势能，并通过多自由度等效摆模型的动能及势能确定多个摆动自由度的微分动力学方程，进而利用所建模系统在指定标准工况下的有限元仿真数据标定微分方程中的待定参数，并根据识别出的待定参数和微分动力学方程构建液体晃动简化模型。通过采用的多自由度等效摆模型相比现有单自由度等效摆模型大大提高了液罐动力学系统的拟合精度，具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述获取液罐车罐内液体晃动的多自由度等效摆模型，包括：
3.根据权利要求1或2所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述具体构型包括至少多个单摆和/或椭圆摆的线性和/或非线性组合。
4.根据权利要求1所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述根据所述具体结构和所述输入量确定所述多自由度等效摆模型的动能及势能，包括：
5.根据权利要求1所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述根据建立的液罐横截面内的液体晃动模型识别所述微分动力学方程的所有待定参数，包括：
6.根据权利要求5所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述输出量包括侧向力、垂向力和侧倾力矩，所述预设工况包括侧向加速度阶跃激励工况和/或侧向加速度正弦波动工况，所述代价函数为所有误差项的非负加权和。
7.一种液罐车罐内液体晃动的建模装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求
9.根据权利要求7或8所述的液罐车罐内液体晃动的建模装置，其特征在于，所述具体构型包括至少多个单摆和/或椭圆摆的线性和/或非线性组合。
10.根据权利要求7所述的液罐车罐内液体晃动的建模装置，其特征在于，所述设置模块，进一步用于：
11.根据权利要求7所述的液罐车罐内液体晃动的建模装置，其特征在于，所述确定模块，进一步用于：
12.根据权利要求11所述的液罐车罐内液体晃动的建模装置，其特征在于，所述输出量包括侧向力、垂向力和侧倾力矩，所述预设工况包括侧向加速度阶跃激励工况和/或侧向加速度正弦波动工况，所述代价函数为所有误差项的非负加权和。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-6任一项所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-6任一项所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法。
...【技术特征摘要】
1.一种液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述获取液罐车罐内液体晃动的多自由度等效摆模型，包括：
3.根据权利要求1或2所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述具体构型包括至少多个单摆和/或椭圆摆的线性和/或非线性组合。
4.根据权利要求1所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述根据所述具体结构和所述输入量确定所述多自由度等效摆模型的动能及势能，包括：
5.根据权利要求1所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述根据建立的液罐横截面内的液体晃动模型识别所述微分动力学方程的所有待定参数，包括：
6.根据权利要求5所述的液罐车罐内液体晃动的建模方法，其特征在于，所述输出量包括侧向力、垂向力和侧倾力矩，所述预设工况包括侧向加速度阶跃激励工况和/或侧向加速度正弦波动工况，所述代价函数为所有误差项的非负加权和。
7.一种液罐车罐内液体晃动的建模装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的液罐车罐内液体晃动...
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