基于Modelica汽车起重机支腿系统失稳分析的建模仿真

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1、基于Modelica汽车起重机支腿系统失稳分析的建模仿真仲作阳孟光荆建平李明上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200030摘要：基于Modelica语言的Mworks平台，建立了机械、液压、控制等多领域耦合的汽车起重机动力学模型。对汽车起重机带载回转一周的工作过程进行动态仿真，分析其支腿系统的稳定性。针对起重机可能发生的侧滑或侧翻等失稳情况，在模型中建立了卸载保护控制系统，有效地实现了预防系统翻车的功能。结果表明，该机、液、控耦合仿真模型对汽车起重机的失稳分析，充分考虑机械、液压和控制的能量耦合效应，克服了普遍采用的ADAMS单一领域刚体动力学分析的不足及传统动载系数设

2、计方法的缺陷。关键词：汽车起重机；失稳；Modelica／Mworks；多领域建模中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1001—0785(2012)02—0022—05Abstract：UsingtheMworksplatformbasedonModelicalanguage，thispaperbuiIdsmulti—fieldtruckcranedynamicmodelconsideringmechanica1．hydraulicandcontrol。dynamicallysimulatestheoperatingprocessoftheloadedcranesl

3、e．wingforonecycle，andanalyzesthestabilityofthesupportlegsystem．Forthepossibleinstabilityconditionofsideslippingorsideoverturning，itbuildsunloadingprotectionsysteminthemodel，SOastoeffectivelyprotectthecranefromsideover-turning．Theresultsshowthatthemuhi·fieldsimulationmodel，fullyconsideringener

4、gycouplingfunctionofmechanical，hydraulicandcontrolsystems，canovercometheshortcomingsofADAMSrigid—bodydynamicanalysisinthesinglefieldwhichiswidelyused，andtraditionaldynamicloadcoefficientdesignmethod．Keywords：truckcrane；instability；Modelica／Mworks；multi-fieldmodeling忽视了液压系统对整体系统的缓冲作用。因此，0引言不能全

5、面反映该系统的动态特性。为进一步研究汽车起重机在作业过程中，由于起吊过重的并改善汽车起重机变幅系统的动态特性，还必须物体，回转产生过大的惯性力，支撑面沉陷或风充分考虑控制部分对整机系统动态响应的影响。力等原因，往往会突然失稳造成倾翻或侧滑事故。本文采用面向对象的多领域统一建模语言Modeli．有调查统计显示，由于丧失稳定性造成的汽车起ca，进行汽车起重机的机、液、控等多场耦合动力重机事故占到44．6％。所以，起重机稳定性的建学建模仿真，并做失稳分析。模仿真具有重要意义。1Modelica／Mworks汽车起重机整体系统主要由机械和液压2部分组成。在传统的汽车起重机动态稳定性验算和

6、Modelica是一种多领域统一的面向对象物理系分析时，只是将吊臂和起吊重物的质量乘以动态统建模语言，是Mworks的建模基础。其特点为：特性系数来校核，未考虑吊臂的动态响应。而目借鉴了JAVA的语言描述方式；采用了Matlab的矩前广泛采用的ADAMS仿真试验平台，虽对起重机阵表达方式；创新了可视化键合图的建模方式。实际工作条件突然变化时的动力学分析有了较大Modelica语言是统一建模语言，具有领域无关的通进步。但这种研究方法只能研究单一领域刚体动用模型描述能力，由于采用统一的模型描述形式，力学问题，不能涉及机械和液压的能量耦合效应，因此，基于统一建模语言的方法能够实现复杂系

7、国家“863”课题资助项目(2009AA044501)一22一《起重运输机械》2012(2)统的不同领域子系统模型间的无缝集成。水平方向的弹性系数分别设置为1000N／m和1×10。N／m2工作原理，其阻尼均置为1×10N／(m／s)。2．1主要工作机构针对汽车起重机的工作状态进行建模，为保持起重机的操作稳定性，工作状态下支腿外伸撑地将整个车身抬起，故在模型中忽略汽车底盘建图2封装后的地面模型模。汽车起重机模型主要有吊臂系统、回转支承系统和支腿系统3部分组成，还包括配重和重物等，