考虑搅拌筒动态质心的搅拌车抗侧翻控制研究

干年妃，雷富强，周兵†，吴晓建，李涛，柴天

（1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙 410082；2.南昌大学机电工程学院，江西南昌 330031）

近年来，重型商用车由于侧翻事故造成的伤亡人数逐渐递增.搅拌车作为一种特殊的重型商用车，一方面，质量大、质心高、车身较长，导致控制困难；另一方面，搅拌筒在行车过程中动态运转，带动混凝土使其重心向转动方向偏移，对底盘造成偏心载荷.特别地，在转弯过程中，混凝土因其流动性及离心力的影响，造成载荷外移，且伴有动态冲击，速度稍高时，车辆的侧倾稳定性变差，易引发侧翻事故.因此，研究搅拌筒动态质心变化并分析其对搅拌车侧翻稳定性的影响，进行搅拌车抗侧翻控制，提高搅拌车侧翻稳定性具有重要意义.

学者们对混凝土的搅拌过程、搅拌机理以及商用车侧倾稳定性与防侧翻控制做了大量的研究.Tan[1]、Cao[2]、Xiao[3-4]、Deng[5-8]等人所在的课题组根据离散单元法（DEM）对混凝土运动进行了深入的研究，分析了混凝土与混凝土之间、混凝土与搅拌筒壁之间的相互作用，进一步研究了搅拌筒的搅拌机理.并且，对混凝土搅拌的影响因素、离析的问题都做了深入的探索.Sankar[9]等人对车辆进行灵敏度分析，得到影响侧翻的部分参数，通过优化参数提高车辆的侧倾稳定性.随着计算机技术、非线性动力学的发展，在车辆的稳定研究过程中引入各种非线性稳定理论[10-13].Yoon 等[14]考虑各种动力学约束，通过绘制侧倾角-侧倾……