基于灰色理論的全地形越野車液壓系統(tǒng)設(shè)計

楊金沅　周燕　李沛　梁博　鄒翔

摘要：如今越野車的懸架都是依靠傳感器的實(shí)時識別并控制車身做出相應(yīng)的動作，本文通過灰色預(yù)測模型對全地形越野車在行駛過程中液壓系統(tǒng)在不同地形的一個狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，能讓越野車準(zhǔn)確識別地形狀況，并根據(jù)該模型得出設(shè)計出一款能實(shí)時調(diào)節(jié)車身狀況的液壓系統(tǒng)，讓整車在運(yùn)行中保持穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：全地形越野車灰色預(yù)測液壓互聯(lián)

前言

法國公司Mecanroc曾設(shè)計出一款Swincar E-Spider全地形電動越野車，該車的懸掛系統(tǒng)主要依靠一個固定的阻尼器來實(shí)現(xiàn)減震作用，配合其懸掛結(jié)構(gòu)，有較好的避障和越野功能。

本文在其懸架機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)之上，以灰色模型為理論基礎(chǔ)，通過設(shè)計一可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的液壓系統(tǒng)，再以Swincar E-Spider的懸架系統(tǒng)為基礎(chǔ)，能大幅提升車身在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。

1.灰色預(yù)測GM（1，1）模型

灰色預(yù)測模型針對“部分信息已知，部分信息未知”的不確定性，以小樣本來對整個系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測分析。通常對原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加或者累減的操作來弱化原始時間序列的不確定性，而最常用的就是GM（1，1）模型，而對于單一變量的液壓桿數(shù)據(jù)來講，我們采用GM（1，1）來進(jìn)行處理。

我們假設(shè)樣本原始數(shù)據(jù)序列為

，該數(shù)據(jù)序列為樣本液壓桿的原始數(shù)據(jù)，而對于一般的離散型的數(shù)列而言都具有一定的隨機(jī)性，為了弱化原始數(shù)據(jù)序列的隨機(jī)性，則需要在灰色模型建立之前就要進(jìn)行等加或者等減的操作來弱化原始數(shù)據(jù)序列的隨機(jī)性。

通過一次累加可以得到一個新的序列x（1）K={x①（K）=l，2，3，AA，n}，其中x（1） （k）=∑x（0）（i），k=l，2，3，AA，n;在經(jīng)過累加累減處理之后，可以將該變化趨勢近似用微分方程來表示：

在該微分方程中，a、u為辨識參數(shù)，可以用最小二乘法求取確定：

其中：

求出參數(shù)a和n后，就可以通過帶人得到上述微分方程的解：

之后再進(jìn)行對數(shù)據(jù)的還原，得到所需要預(yù)測的液壓桿運(yùn)動狀態(tài)的值。然后再進(jìn)行精度檢驗(yàn)、殘差分析后，對滿足檢測要求的數(shù)據(jù)將其導(dǎo)入到計算機(jī)中，在傳輸?shù)皆揭败嚨囊簤合到y(tǒng)的各個控制部分，來調(diào)整液壓泵的運(yùn)動，從而調(diào)整越野車在不同路況下的運(yùn)行狀態(tài)。

2.越野車液壓系統(tǒng)設(shè)計

考慮到越野車的承載能力，采取以齒輪泵為基礎(chǔ)設(shè)計出承載于越野車的四軸上的保壓回路。當(dāng)主換向閥在左位工作時，液壓桿推進(jìn)，由將液壓桿中的液體壓至右側(cè)液壓桿中，保證越野車在道路崎嶇路段能保持車身平衡。

若是經(jīng)過灰色預(yù)測后得到越野車左側(cè)有懸空跡象，主控制閥則換至右位工作，右側(cè)的液壓桿將系統(tǒng)內(nèi)部液體壓至左側(cè)液壓系統(tǒng)中。當(dāng)蓄能器的壓力不足時，壓力繼電器則會復(fù)位使泵重新工作。在越野車的行駛過程中，如果遇到有陡坡、道路傾斜等路況時，該液壓系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)時的預(yù)測數(shù)據(jù)來調(diào)整越野車四個連桿的運(yùn)動狀態(tài)，起到避障的作用。

3.結(jié)語

利用灰色系統(tǒng)理論建立液壓系統(tǒng)GM（1，1）預(yù)測模型，能夠?qū)崿F(xiàn)在短時間、小樣本的情況下對后續(xù)液壓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，對地形進(jìn)行辨別，讓液壓桿作出相應(yīng)的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)避障和越野功能。利用灰色預(yù)測模型的最大優(yōu)點(diǎn)就是能依靠短時間內(nèi)獲取的小樣本數(shù)據(jù)來進(jìn)行預(yù)測，模型的建立也相對較為簡單，是一個較有研究價值的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]吳文澤，張濤.GM（ 1，l）模型的改進(jìn)及應(yīng)用J/OL]，統(tǒng)計與決策，2019（09）：15-18[2019-05-18].2019.09.003.

[2]周敏，章杰，鄭敏毅，張農(nóng)，張邦基，裝有液壓互聯(lián)懸架車輛的越野性能仿真與試驗(yàn)研究[J]，汽車工程，2017，39（04）：447 456.

[3]王金剛.越野車全地形主動液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)研究[D].湖南大學(xué)，2018.