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摘要：矿用自卸车液压助力主动转向系统是在传统液压转向系统基础之上所发展出的一种新的技术，它可以帮助人们获得更加舒适的转向手感，并降低转向能耗。本文以矿用自卸车液压助力主动转向系统为研究核心，对其发展现状、工作原理进行了阐述，并详细介绍了矿用自卸车液压转向系统的具体算法设计及系统仿真分析，希望能为矿用自卸车液压助力主动转向系统的发展和创新提供一定的参考价值。
关键词：矿用自卸车；液压助力主动转向系统；系统仿真分析
引言：汽车的转向系统在总体上可以分成有助力转向系统和无助力转向系统，随着社会的进步以及科学技术的发展，有助力转向系统正在由以往的液压助力转向系统向电动液压助力转向系统以及电动助力转向系统的方向发展。对于矿用自卸车而言，也处于同样的发展趋势。通过对液压系统的基本性能以及车速、转向盘角的速度对助力特性产生的影响加以系统化的分析，证实了本文研究的算法可以显著提高系统性能。
一、矿用自卸车的发展现状
我国矿用自卸车的应用开始于上个世纪的九十年代，虽然与其他发达国家相比应用的历史较短，但是我国矿用自卸车在最近几年得到了快速的发展。随着我国煤矿行业的迅速发展，在推动经济增长的同时也推动了我国矿用自卸车行业的发展。正是因为如此，我国目前的矿用自卸车企业也在不断发展。其中，最具代表性的企业包括内蒙古北方汽车有限公司、首钢重型汽车制造公司以及中冶汽车有限公司等。正是由于这么多优秀企业的发展，才促成了我国矿用自卸车如今的发展现状。目前，我国自主研发了大量的矿用自卸车，其中包括湘电重型装备有限公司研发的SF35100型自卸车，该型号的自卸车能够卸载300吨的货物。内蒙古北方汽车有限公司研发的NTE260型矿用自卸车能够卸载240吨左右的重量。三一重工企业有限公司研发的SET230型矿用自卸车能够卸载220吨左右的重量。徐工集团研发的DE170型矿用自卸车能够卸载180吨左右的重量。首钢重型汽车制造公司研发的SGE190型矿用自卸车能够卸载170吨左右的货物。中冶汽车有限公司研发的HMTK600型矿用自卸车能够卸载370吨左右的货物。虽然我国矿用自卸车行业处于快速发展阶段，但是在实际生产过程中仍然具有技术应用不够熟练，经验不足等情况，无法对矿用自卸车的成本进行有效控制，导致最终的生产效率无法得到显著的提高。
二、矿用自卸车的液压助力主动转向系统原理
液压助力主动转向系统是合理利用液压动力电动泵和齿轮齿条式转向器、电控单元等部件利用系统集成在一起的一种转向系统技术。首先助力转向系统中的控制器根据转向盘角速度传感器和车速传感器，运用算法计算出符合实际的电机转动速度，并且利用系统让电机达到该转速。此时，在电机的带动下，相关部件产生相对运动，液压泵在运作过程中，使得左右的油缸产生压力差，从而形成助力，完成液压助力主动转向系统的工作。
三、液压助力主动转向系统控制的研究
（一）液压助力主动转向系统控制的具体算法分析
矿用自卸车在行驶过程中，转向的助力会随着车速的增加而逐渐降低，而转向盘的角速度增加的同时，助力跟随性也会相对性增加，因此，通过控制车速和转向盘的角速度，即可对转向系统进行控制，实现较好的转向操作。液压助力主动转系统控制主要可以分成两个部分来进行算法的设计，分别是根据车速调节电机转速以及根据转向盘角速度调节电机转速。
1.根据车速调节电机转速
在数学关系中，车速和助力的关系可以，当车速较高的同时，电机转速应该较低，在矿用自卸车转向的时候提供一定的助力；当车速较低的同时，电机转速应该较高，在自卸车转向的时候提供较大的助力。因此不同的车速对应着不同的电机转速。在电机的最高转速和最低转速时，不同类型的矿用自卸车对应的车速取值也不同，这就会形成随着车速增大而电子转速相对减小的数学函数模型，通过数学的公式可以表达成一组线性或者非线性的函数图形。设计该系统中控制算法的主要目的，是为了防止矿用自卸车在高速行驶的过程中阻止转向盘发飘，使得工作人员在自卸车高速行驶的过程中有一定的行车路感。下面为车速和电机转速之间的关系公式：
2.根据转向盘调节电机转速
不同车速下，转向时在每个定点的转速对应的转向盘的速度不同，而转向盘的角速度越大，电机的转速也会相对提高，使得提供给矿用自卸车的转向助力也就相对增加。既能够满足自卸车在快速转向时对系统助力的要求，还能够提高快速转向时的助力跟随性，在矿用自卸车的转向中，可以将转向盘的角速度分成三个不同的阶段，在角速度的低速段，电机转速基本维持原本速度；在角速度的中速段，在此阶段，电机转速根据角速度的增长而增加；在角速度的高速段，电机转速保持最高速度不变，在提供转向助力的同时，对车速的调节电机转速的基础上进一步保证了行驶过程中，工作人员能够体会到行车路感。
（二）液压助力主动转向系统控制的系统仿真分析
利用相关软件对矿用自卸车的液压助力转向系统控制的系统进行仿真模拟，在计算机系统中建立相应的系统模型，根据矿用自卸车的实际情况设定不同部分的具体参数，将系统设计的控制算法输入到系统中，保证系统稳定的同时，重点观察系统整体性能的影响，得出了自卸车的车速在参与系统控制时，角速度和车速的合理应用能能够挑系统整体的助力跟随性，为系统提供较大的帮助，满足矿用自卸车转向轻便的要求，进而验证了电机转速和车速和转向盘角速度的关系，因此上述的控制算法可以被实现。
总结：综上所述，本文设计并制作了矿用自卸车液压转向系统的具体算法，利用这个系统对其信号处理、电机的性能以及系统助力的特点进行了仿真分析和测试，以及整体的评价。从实验结果上来看，本文所设计的控制器具有非常合理的结构，能够用于完成多种的工作任务，且提出的控制算法正确可靠，达到了之前预期的设计效果。
参考文献：
[1]徐耀耀,翁建生,金智林,等.基于主动转向和差动制动的车辆防侧翻控制[J].计算机仿真,2011,28(6):330-333.
[2]王睿,李显生,任园园,等.基于横向载荷转移量的客车侧倾稳定性分析[J].湖南大学学报（自然科学版）,2013,40(5):49-54.
[3]金智林,张鸿生,马翠贞.基于动态稳定性的汽车侧翻预警[J].机械工程学报.2012,48(14):128-133.
[4]朱天军,宗长富,吴炳胜,等.基于改进TTR算法的重型车辆侧翻预警系统[J].机械工程学报,2011,47(10)：88-94.