[发明专利]一种轮式装载机侧倾翻预测的方法

权利要求书

1.一种轮式装载机侧倾翻预测的方法，其特征在于所采用的装置包括三轴陀螺仪、胎压传感器、倾角传感器、传统速度仪表、数据采集系统和数据处理器；将三轴陀螺仪固装在轮式装载机前车架与后车架之间的铰接点处，将胎压传感器固装在轮胎气门上，将倾角传感器安装在铰接点处，速度仪表直接采用驾驶室的传统速度仪表，数据采集系统和数据处理器设于轮式装载机的控制电路中；三轴陀螺仪、胎压传感器、倾角传感器和速度仪表分别均与轮式装载机的控制电路电信号连接，所述预测方法包括以下步骤：

1）静止状态下标定三轴陀螺仪的Z轴零偏，消除陀螺仪零偏重复性误差；

2）由车辆仪表盘输出车辆速度，倾角传感器读出铰接点转角，以计算车辆转弯半径，以及离心加速度大小以及方向，在车辆自身坐标系中用向量表示出该加速度；

3）由三轴陀螺仪输出参数计算原重力方向相对车辆自身的转角，并在车辆坐标系中表示出重力加速度方向；

4）将重力加速度和离心加速度矢量相加，得出加速度向量值；

5）建立车辆动力学方程，通过胎压传感器采集到的数据计算出四个车轮法向作用力，结合步骤4）中的加速度向量值，求出车辆质量大小以及车辆质心坐标值；

6）计算倾翻面法向量值以及倾翻轴线坐标值；

7）由车辆瞬时转向半径和车速计算出未来某时刻后的车辆坐标系相对当前车辆的旋转和平移量，从而计算出未来重力加速度向量值；

8）将步骤7）得到的重力加速度向量值与步骤2）中的离心加速度经矢量合成，求得未来合力矢量值；

9）求出各个面的稳态余量角与安全阈值δ₀比较，当稳态余量角δ_n＜5°时即表明存在倾翻危险，应采取相应措施；

10）按设定的时间间隔，重新采集数据，跳转到步骤1）循环开始。

2.如权利要求1所述的一种轮式装载机侧倾翻预测的方法，其特征在于所述的步骤5）中，车辆质心坐标值的确定由轮式装载机四轮法向力以及通过轮式装载机动力学翻转模型计算得，再通过步骤9）中求出稳态余量角，所述稳态余量角由下述表达式求得，稳态余量角用来反映轮式装载机倾翻的危险状态：

式中，向量为重力和惯性力合力方向，向量为某个倾翻面的法向量，δ_n为向量和的夹角，即为稳态余量角；当δ_n＜5°时，表示装载机即将发生倾翻，系统报警提示。

3.如权利要求1所述的一种轮式装载机侧倾翻预测的方法，其特征在于在步骤10）中，所述设定的时间间隔为0.1s。