CN104180984B - 液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能用于液罐车辆液‑固双向耦合特性研究和液罐车辆控制策略开发的实时模拟试验台；该试验台由缩比液罐运动平台总成、液罐车辆实时仿真平台、人机交互调试平台、驾驶员操纵装置和驾驶员视景***组成；缩比液罐运动平台总成用于模拟液罐运动，由六自由度运动平台控制器控制其运动；液罐车辆实时仿真平台用于实时地进行液罐车辆动力学响应计算、缩比液罐与实际液罐动力学特性之间的相似性转换、对缩比液罐运动平台进行信号采集和运动控制；该试验台通过缩比液罐与车辆动力学模型的实时信息交互来模拟液罐车辆的运动和动力学特性，真正实现液罐车辆中液体与车体的液‑固双向耦合和实时仿真。

Description

液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台

技术领域

本发明涉及一种液罐车辆的双向耦合实时模拟试验装置，用于液罐车辆的液体-车体双向耦合特性的研究和液罐车辆稳定性控制策略的开发与验证。

背景技术

随着我国对化工产品需求的逐年扩大，公路运输液体化工产品的运量不断攀升。据统计，近几年每年运输液体化工产品在2亿吨左右，其中80％是由公路运输完成。由于罐内液体晃动和车辆运动的相互耦合影响，在避障运动过程中易发生折叠、摆振等横向失稳和侧翻事故，液罐车辆的整车稳定性较一般商用车辆更为复杂。因此，研究液体与车辆相互之间的双向耦合特性、考虑液体晃动特性开发有针性的稳定性控制策略是改善液罐车辆稳定性能的重要研究方向。

目前液体对罐体的冲击及其运动形态的研究还没有成熟的理论分析和计算方法，单纯采用液罐车辆动力学仿真的方式难以获得高准确度的液罐车辆动力学特性，而同时实际液罐车危险性极高，为更准确的提供液罐车辆液-固双向耦合试验数据、并为控制策略提供实时开发平台和验证平台，最好的选择是采用能够反映液体与车体双向耦合特性、同时又能实时地模拟实际液罐车辆的运行的液罐车辆试验台。

目前国内外大多数研究中采用的液罐试验台都是采用单一激励的形式，无法表现出商用车辆在实际行驶过程中由于道路条件和驾驶员操纵的复杂性和车体构造多自由度运动的复杂性引起的复杂液罐运动。

国内发明专利申请公布号为CN 102288348A，发明名称：一种液罐动态测试试验台，申请日为2011年7月20日，申请号为201110202742.9，申请人为山东交通学院。该专利文件中介绍了一种可用于液罐动态测试的试验台，通过采用带有底部导轨的液罐试验台，实现了对液罐车辆的联合工况和路面不平度冲击的模拟，并采用压力传感器分析液罐受力、利用图像分析液体运动特点，用于罐体轻量化设计、提高安全性和可靠性。但未提供实现液体-车体双向耦合以及液罐车辆实时模拟的装置和方法。

国外专利中尚无针对液罐车辆特性进行研究的试验台。

液体与车体之间的相互耦合严重，实际行驶工况复杂，忽略液-固双向耦合特性而采用单向耦合的方式对液罐车辆的特性进行研究，不能准确反映液罐车辆的动力学特性，同时单一工况下的液体动力学响应比实际复杂工况下的响应简单的多，单纯采用简单激励对液体的特性进行研究会使结果过于简化，这些都对液罐车辆在实际工况下的液体晃动特性和液罐车辆动力学特性的研究和总结有很大的制约。另外，液罐车辆的动力学特性较之普通商用车有很大不同，在控制算法的开发上如果忽略液体晃动特性，会导致控制方法不准确，甚至导致相反的控制效果，危险性很大。

因此，有必要开发能够反映液体与车体双向耦合特性、同时又能实时地模拟实际液罐车辆的运行的液罐车辆试验台，用于液体与车辆之间液-固双向耦合特性的研究和有针对性的液罐车辆稳定性控制策略的开发。

发明内容

本发明的目的在于开发一种能够有效反映液罐车辆的液体-车辆双向耦合特性、并能模拟实际液罐车辆的实时运行的试验装置，用于液罐车辆液-固双向耦合特性的研究和液罐车辆控制策略的开发。

为实现上述目的，本发明是按如下技术方案实现的：

一种液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，包括缩比液罐运动平台总成、液罐车辆实时仿真平台、人机交互调试平台、驾驶员操纵装置和驾驶员视景***。缩比液罐运动平台总成与液罐车辆实时仿真平台之间进行实时的信息交互，实现对液罐车辆的双向耦合实时模拟。缩比液罐运动平台总成包括缩比液罐、安装于液罐内部的液位计和液体压力传感器、四个三向力传感器和六自由度运动平台总成，用于实时模拟和测量液罐和液体在真实工况下的运动及液体晃动对车辆动力学特性的影响。液罐车辆实时仿真平台包括实现实时运行的软、硬件环境、数据采集设备、六自由度运动平台控制设备、以及运行于实时环境中的液罐车辆计算程序，用于实时模拟液罐车辆运动、实时采集液体晃动的力和运动信号、实时控制六自由度运动平台的运动。

技术方案中所述的液罐车辆计算程序包括液罐车辆动力学模型、用于缩比液罐与全尺寸液罐之间数据转换的相似性转换模块、作动器伸长量换算模块、数据定时采集模块和控制信号定时发送模块，其中的液罐车辆动力学模型采用考虑了液体动态晃动特性的模型，包括液体晃动力/力矩和瞬态液体质心计算模块和基于Trucksim RT的车辆动力学模型。

技术方案中所述的六自由度运动平台总成包括六自由度运动平台、为作动器运动提供油液的油源、分油器和高压油管，六自由度运动平台包括一个运动平台、一个固定平台、六个作动器、12个作动器支座和12个控制作动器油压的伺服阀，该六自由度运动平台具有空间六自由度运动功能，能够实现车身的纵向、侧向、垂向、侧倾、俯仰、横摆自由度，能够对实际行驶工况中的车身运动状态进行模拟。伺服阀的开闭和油源的开闭由六自由度运动平台控制器进行控制。

技术方案中所述的缩比液罐在四个端脚处通过四个三向力传感器与六自由度运动平台的上运动平台固连，六自由度运动平台总成放置于地面上，液罐内安装有液位计和液体压力传感器。四个三向力传感器用于测量液罐对车体的纵向、侧向、垂向晃动力，液罐内的液位计和液体压力传感器用于测量和计算罐内瞬态液面位置和液压。缩比液罐内的前封头和后封头、缩比液罐中部的左侧和右侧各装有一个液位计，用于实时测量液罐内液体的自由面形状和高度，而在前封头、后封头、左罐壁和右罐壁的内壁上均装有液体压力传感器，用于实时测量该点液体压力，辅助计算瞬态液面。

技术方案中所述的人机交互调试平台包括上位机主机和置于主机内的液罐车辆计算程序的控制和调试程序，用于调试和向实时平台发送液罐车辆计算程序，以及数据的接收处理；驾驶员操纵装置包括油门踏板、制动踏板和方向盘。

技术方案中所述的数据采集设备包括接线盒和数据采集卡，上述的液位计传感器、液体压力传感器、三向力传感器、制动踏板开度传感器、油门踏板开度传感器、方向盘转角传感器均与接线盒连接，接线盒与数据采集卡连接。

本发明所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台的工作方式为：

i,人机交互调试平台将液罐车辆计算程序发送给液罐车辆实时仿真平台的软件环境；

ii,驾驶员根据驾驶员视景***和需要的工况对驾驶员操纵装置中的加速踏板、制动踏板和方向盘进行操纵；

iii,在实时环境中进行实时运算的液罐车辆计算程序中的数据定时采集模块对以下信号进行数据采集：缩比液罐中的液位计信号、液体压力传感器信号、三向力传感器的力信号、驾驶员操纵装置的油门踏板开度信号、制动踏板开度信号和方向盘转角信号；

iv,相似性转换模块基于相似性准则，接收采集到的缩比液罐液位计信号和液体压力传感器信号、三向力传感器的力信号，并将其转换为全尺寸液罐的相应信号；

v,液罐车辆动力学模型中的液体晃动力/力矩和瞬态液体质心计算模块接收相似性转换模块发送来的全尺寸液罐的信号，计算出全尺寸液罐对车体的晃动力/力矩和液体瞬态质心；

vi,基于Trucksim RT的车辆动力学模型接收全尺寸液罐对车体的晃动力/力矩和液体瞬态质心、以及驾驶员操纵装置的油门踏板开度信号、制动踏板开度信号和方向盘转角信号，进行液罐车辆动力学响应计算，计算出受液体晃动影响时的簧载质量的运动状态；

vii,相似性转换模块接收液罐车辆动力学模型计算出的簧载质量的运动状态，转换为缩比液罐的运动状态；

viii,作动器伸长量换算模块接收相似性转换模块计算出的缩比液罐运动状态，将其换算为六个作动器的伸长量控制信号，发送给六自由度运动平台控制器；

ix,六自由度运动平台控制器控制伺服阀和油源的开关，控制油源的油压和进入每个作动器缸体的油液量和油压，对作动器的运动进行控制，实现液罐车辆簧载质量六个方向的运动，模拟并带动缩比液罐实现真实工况运动。

应用方法举例：

进行液-固双向耦合特性分析时，通过液位计、液体压力传感器和四个三向力传感器测量得到的力信号、液位信号和液压信号，可计算液体作用于液罐的力与力矩、分析液体自由面的动态变化过程、液面晃动的最大幅度及发生的时间，并可验证液体仿真模型或简化模型的合理性。

进行液罐车辆稳定性控制(如侧翻控制)的控制策略开发时，将控制策略模块集成于液罐车辆动力学模型当中，用缩比液罐运动平台总成和液罐车辆实时仿真平台的交互模拟实际液罐车辆的运动和动力学特性，利用采集的液罐力信号、液体压力信号和车辆动力学响应特性分析液罐车辆侧翻将要发生的状态、进行控制程序的在线调试、进行参考液罐车辆模型的硬件在环实时验证。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明采用复杂的液罐车辆动力学模型和缩比液罐进行实时的信息交互，实时采集缩比液罐内液体的晃动特性和其对六自由度运动平台的作用，发送给实时运行的液罐车辆动力学模型，并根据液罐车辆动力学模型实时计算出的簧载运动控制缩比液罐运动平台的运动，实现了对液罐车辆液-固双向耦合动力学特性的实时硬件在环仿真，可以更为准确真实地再现液体晃动与车辆运动的耦合作用，以及进行有针对性的液罐车辆稳定性控制策略的开发。

2.采用缩比液罐进行模拟并采用相似性准则计算全尺寸液罐的动力学响应，避免了采用数值模型计算速度过慢的特点，且降低了开发费用和复杂性。

3.采用六自由度运动平台，能够实现实际行驶过程中六个方向的运动，从而更符合实际地模拟车辆转向、移线、加速、减速甚至复合工况下液罐的运动。

4.引入驾驶员视景***和驾驶员操纵装置，采用真实的工况和操作对车辆进行操纵，实现了人-车闭环***，为液罐车辆液-固耦合特性研究及相关控制算法开发提供了更真实的模拟环境。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台的整体硬件组成图。

图2是本发明所述的缩比液罐运动平台总成的总体结构的轴测投影图。

图3是本发明所述的缩比液罐运动平台总成的总体结构的侧视图。

图4是本发明所述的六自由度运动平台作动器支座的安装位置示意图。

图5是本发明所述的三向力传感器的连接示意图。

图6是本发明所述的作动器结构示意图。

图7是本发明所述液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台***工作方法示意图。

图中：缩比液罐运动平台总成；II，液罐车辆实时仿真平台；III，人际交互调试平台；IV，驾驶员操纵装置；V，驾驶员视景***；1，缩比液罐；2，液位计；3，液体压力传感器；4，三向力传感器；5，六自由度运动平台；6，油源；7，分油器；8，六自由度运动平台控制器；9，接线盒；10，数据采集卡；11，工控机；12，方向盘；13，制动踏板；14，油门踏板；15，伺服阀；16，固定平台；17，作动器；18，作动器支座；19，运动平台；20，液罐托块；21，液罐出液口封盖；22，三向力传感器连接孔；23，作动器球铰；24，作动器缸体；25，作动器活塞；26，作动器活塞杆；27，液罐车辆计算程序；28，液罐车辆动力学模型；29，相似性转化模块；30，作动器伸长量计算模块；31，数据定时采集模块；32，控制信号定时发送模块；33，液体晃动力/力矩和液体瞬态质心计算模块；34，基于Trucksim RT的车辆动力学模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的描述。

参阅图1，本发明所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台包括缩比液罐运动平台总成I、液罐车辆实时仿真平台II、人机交互调试平台III、驾驶员操纵装置IV和驾驶员视景***V。

缩比液罐运动平台总成I包括缩比液罐1、安装于液罐内部的液位计2、液体压力传感器3、四个三向力传感器4和六自由度运动平台总成，六自由度运动平台总成包括六自由度运动平台5、为六自由度运动平台运动提供油液的油源6、分油器7和高压油管，用于实时模拟和测量液罐和液体在真实工况下的运动。液罐车辆实时仿真平台II的硬件包括数据采集设备、六自由度运动平台控制设备和实时环境运行的工控机11，数据采集设备包括接线盒9和数据采集卡10，六自由度运动平台控制设备是指六自由度运动平台控制器8，软件部分包括实时软件环境和实时运行的液罐车辆计算程序，用于实时运行液罐车辆模型、进行数据采集、并对六自由度运动平台的运动进行实时控制。液罐车辆实时仿真平台II采用LabVIEW RT作为实时仿真的底层软件环境，而采用NI公司的PXI机箱作为运行LabVIEW RT的硬件环境(工控机11)。PXI机箱计算速度足够快，能够完成实时仿真计算的任务，同时PXI机箱内插有数据采集卡10，并匹配有相应的接线盒9。人机交互调试平台III的硬件主要是指上位机主机，软件部分包括置于主机内的液罐车辆计算程序的控制和调试程序，用于调试和向实时平台发送液罐车辆计算程序、以及数据的接收处理。驾驶员操纵装置IV包括方向盘12、制动踏板13和油门踏板14。驾驶员视景***V包括显示驾驶员视角的当前视景的显示屏，采用商用软件Trucksim自带的ANIMATOR功能，根据液罐车辆动力学模型计算的当前车辆运行状态，生成车辆运动时的驾驶员前方视景。

缩比液罐运动平台总成I的油源6与分油器7通过高压油管相连，分油器将油管管路分为六路，分别通向六个作动器17。作动器缸体24通过伺服阀15与高压油管连通。液罐车辆实时仿真平台II的六自由度运动平台控制器8与伺服阀15和油源6之间都连有控制线，这样就可以用六自由度运动平台控制器来控制伺服阀的开闭和油源的开闭，从而控制作动器缸体的进油量，也就控制了六自由度运动平台的运动。缩比液罐运动平台总成I的液位计传感器2、液体压力传感器3和三向力传感器4，驾驶员操纵装置IV中的方向盘12的转角传感器、制动踏板13的踏板开度传感器和油门踏板14的踏板开度传感器均与接线盒9通过信号线连接，接线盒9与数据采集卡10连接，进行数据采集。人机交互调试平台III的主机与液罐车辆实时仿真平台II的工控机(PXI机箱)11之间基于IP协议通讯，通过网线进行连接。

参阅图2、3、4、5、6，本发明所述的缩比液罐运动平台总成I的六自由度运动平台5包括六个控制作动器油管开闭的伺服阀15、固定平台(下平台)16、六个作动器17、十二个作动器支座18、运动平台(上平台)19。六自由度运动平台5具有空间六自由度运动功能，能够实现车身的纵向、侧向、垂向、侧倾、俯仰、横摆自由度，能够对实际行驶工况中的车身运动状态进行模拟。作动器17由与下平台支座相连的作动器球铰23、作动器缸体24、作动器活塞25、作动器活塞杆26、与上平台支座相连的作动器球铰23组成。固定平台16固定安装在混凝土地面上。六个作动器支座18固定安装在固定平台16的上表面上，另外六个作动器支座18固定安装在运动平台19的下表面上。作动器支座18分别在上、下平面的正三角形三边上，且两两距离相等。六个作动器17的下端作动器球铰23与固定平台上的六个支座18球铰接，作动器的上端作动器球铰23与运动平台下平面上的六个作动器支座18球铰接，这样上运动平台19就由六个作动器支承。缩比液罐1在四个端脚处通过四个三向力传感器4与六自由度运动平台5的上运动平台19进行固定连接，四个三向力传感器4分别位于缩比液罐的四个边角下方与运动平台19之间。三向力传感器的上端面(受力端)有4个连接孔22，通过螺栓与缩比液罐的液罐托块20进行固定连接，三向力传感器的下端面有4个连接孔，通过螺栓与运动平台19进行固定连接，这样就实现了缩比液罐1与六自由度运动平台5的共同运动。四个三向力传感器用于测量缩比液罐在四个角点处对运动平台的纵向、侧向、垂向作用力。缩比液罐为椭圆柱形，其四个端角处在生产时均安装有液罐托块20，使其曲面外表转化为平面，便于与三向力传感器4进行固定连接。缩比液罐1采用椭圆柱形状，前端的顶部安装有进液口和液罐进液口封盖21，便于改变液体充液量。缩比液罐的前端、后端、中间的左侧和右侧各安装有一个液位计2，用于测量该点的瞬态液体自由面位置，液位计采用浮磁致伸缩传感器。缩比液罐的前封头和后封头内表面各安装有12个压阻式液体压力传感器3。缩比液罐的柱体壁面内部的左侧和右侧分别安装有30个(5行6列)压阻式液体压力传感器3，这些压阻式液体压力传感器用于实时测量该点处的液体压力，压阻式液体压力传感器与固定于缩比液罐上的压力表接头连接。缩比液罐采用透明有机玻璃材料制造，厚13mm，便于内部液体运动的可视化。为消除液体运动时的边界层效应，缩比液罐的尺寸为长2.2m，截面积0.8m²。

参阅图7，液罐车辆计算程序27包括液罐车辆动力学模型28、用于缩比液罐与全尺寸液罐之间数据转换的相似性转换模块29、作动器伸长量换算模块30、数据定时采集模块31、控制信号定时发送模块32。所述的液罐车辆动力学模型28采用考虑了液体动态晃动特性的模型，包括液体晃动力/力矩和瞬态液体质心计算模块33和基于Trucksim RT软件的车辆动力学模型34。液体晃动力/力矩和瞬态液体质心计算模块33根据经相似性转换模块得到的全尺寸液罐的四个三向力传感器力信号计算出当前时刻液体对车体的纵向、侧向晃动力以及侧倾、俯仰晃动力矩，根据全尺寸液罐的液位信号和液体压力信号估计当前时刻的瞬态液体质心。相似性转换模块29基于流体力学相似性准则，是与缩比液罐的缩比比例一起考虑的。缩比液罐的缩比比例、缩比液罐与全尺寸液罐之间的传感器测量值和运动状态转换比例都是基于一定的相似性准则的。相似性准则基于以下原则确定：(1)几何相似：缩比液罐与全尺寸液罐之间的长、宽、高的比值相等；(2)运动相似：缩比液罐内各点的运动速度大小与全尺寸液罐内相应点的速度大小维持同一比例；(3)动力相似；缩比液罐与全尺寸液罐相应点处的作用力维持同一比例关系，这里采用雷诺相似准则；(4)初始、边界条件相似：运动、动力方面的初始条件和边界条件也满足以上相似关系。

所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台的工作方式为：

i,人机交互调试平台III将液罐车辆计算程序27发送给实时运行的工控机11；

ii,驾驶员根据驾驶员视景***V和需要的工况对驾驶员操纵装置中的方向盘12、制动踏板13和加速踏板14进行操纵；

iii,实时运算的液罐车辆计算程序27中的数据定时采集模块31对以下信号进行数据采集：缩比液罐中的液位计信号2、液体压力传感器信号3、三向力传感器的力信号4、驾驶员操纵装置的油门踏板14的开度信号、制动踏板13的开度信号和方向盘12的转角信号；

iv,相似性转换模块29接收采集到的缩比液罐液位计信号和液体压力传感器信号、三向力传感器的力信号，并将其转换为全尺寸液罐的相应信号；

v,液罐车辆动力学模型28中的液体晃动力/力矩和瞬态液体质心计算模块33接收相似性转换模块29发送来的全尺寸液罐的信号，计算出全尺寸液罐对车体的晃动力/力矩和液体瞬态质心；

vi,基于Trucksim RT的车辆动力学模型34接收全尺寸液罐对车体的晃动力/力矩和液体瞬态质心、以及驾驶员操纵装置的油门踏板开度信号、制动踏板开度信号和方向盘转角信号，进行液罐车辆动力学响应计算，计算出受液体晃动影响时的簧载质量的运动状态；

vii,相似性转换模块29接收液罐车辆动力学模型计算出的簧载质量的运动状态，转换为缩比液罐的运动状态；

viii,作动器伸长量换算模块30接收相似性转换模块计算出的缩比液罐的运动状态，将该运动状态换算为六个作动器的伸长量控制信号，发送给六自由度运动平台控制器8；

ix,六自由度运动平台控制器8控制油源6和伺服阀15的开关，对作动器的运动进行控制，实现液罐车辆簧载质量六个方向的运动，模拟并带动缩比液罐1实现真实工况运动。

应用方法举例：

进行液-固双向耦合特性分析时，对缩比液罐进行实际工况的硬件在环仿真试验，通过液位计2、液体压力传感器3、四个三向力传感器4和数据采集***测量得到液罐的力信号、液位信号和液压信号，并将采集到的数据存储至上位机，可利用这些数据计算液体作用于液罐的力与力矩、分析液体自由面的动态变化过程、液面晃动的最大幅度及发生的时间，还可用于验证液体仿真模型或简化模型的合理性。

进行液罐车辆稳定性控制(如侧翻控制)的控制策略开发时，将控制策略模块集成于液罐车辆动力学模型28当中，用缩比液罐运动平台总成I和液罐车辆实时仿真平台II的交互模拟实际液罐车辆的运动和动力学特性，利用采集的液罐力信号、液体压力信号和车辆动力学响应特性分析液罐车辆侧翻将要发生的状态、进行液罐车辆稳定性控制程序的在线调试、进行参考模型的硬件在环实时验证。

以上的论述仅仅是本发明的优选实施例，是为了解释和说明，并不是对本发明本身的限制。本发明并不局限于这里公开的特定实施例，而由下面的权利要求确定。另外，在前面的描述中的与特定的实施例有关的记载并不能解释为对本发明的范围或者权利要求中使用的术语的定义的限制。所公开实施例的各种其它不同的实施例和各种不同的变形对于本领域技术人员来说是显而易见的。但所有不背离本发明基本构思的这些实施例、改变和变形均在所附权利要求的范围中。

Claims (10)

1.一种液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于包括缩比液罐运动平台总成、液罐车辆实时仿真平台、人机交互调试平台、驾驶员操纵装置和驾驶员视景***，缩比液罐运动平台总成与液罐车辆实时仿真平台之间实时地进行信息交互；

缩比液罐运动平台总成包括缩比液罐、安装于液罐内部的液位计和液体压力传感器、四个三向力传感器和六自由度运动平台总成，用于实时模拟和测量液罐和液体在真实工况下的运动及液体晃动对车辆的影响；

液罐车辆实时仿真平台包括实现实时运行的软、硬件环境、数据采集设备、六自由度运动平台控制设备、以及运行于实时环境中的液罐车辆计算程序，用于实时模拟液罐车辆运动、实时采集液体晃动的力和运动信号、实时控制六自由度运动平台的运动；

液罐车辆计算程序包括考虑了液体动态晃动特性的液罐车辆动力学模型、用于缩比液罐与全尺寸液罐之间数据转换的相似性转换模块、作动器伸长量换算模块、数据定时采集模块和控制信号定时发送模块。

2.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于所述缩比液罐在四个端脚处通过四个三向力传感器与六自由度运动平台总成的上运动平台固连，六自由度运动平台总成放置于地面上，液罐内安装有液位计和液体压力传感器；四个三向力传感器用于测量液罐对车体的纵向、侧向、垂向晃动力，液罐内的液位计和液体压力传感器用于测量和计算罐内瞬态液面位置和液压。

3.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于所述的六自由度运动平台总成包括六自由度运动平台、为作动器运动提供油液的油源、分油器和高压油管，六自由度运动平台包括一个上运动平台、一个固定平台、六个作动器、12个作动器支座和12个控制作动器油压的伺服阀，该六自由度运动平台具有空间六自由度运动功能，能够实现车身的纵向、侧向、垂向、侧倾、俯仰、横摆自由度，能够对实际行驶工况中的车身运动状态进行模拟；伺服阀的开闭和油源的开闭由六自由度运动平台控制设备进行控制。

4.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于缩比液罐内的前封头和后封头、缩比液罐中部的左侧和右侧各装有一个液位计，用于实时测量液罐内液体的自由面形状和高度，而在前封头、后封头、左罐壁和右罐壁的内壁上均装有液体压力传感器，用于实时测量液体压力传感器所在位置的液体压力，辅助计算瞬态液面。

5.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于所述的数据采集设备包括接线盒和数据采集卡，上述的液位计、液体压力传感器、三向力传感器、驾驶员操纵装置均与接线盒连接，接线盒与数据采集卡连接。

6.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于所述的人机交互调试平台包括上位机主机和置于主机内的液罐车辆计算程序的控制和调试程序，用于调试和向液罐车辆实时仿真平台发送液罐车辆计算程序，以及数据的接收处理。

7.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于所述的驾驶员操纵装置包括油门踏板、制动踏板和方向盘。

8.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于该试验台的工作方式为：

i,人机交互调试平台将液罐车辆计算程序发送到液罐车辆实时仿真平台的软件环境中；

ii,驾驶员根据驾驶员视景***和需要的工况对驾驶员操纵装置中的油门踏板、制动踏板和方向盘进行操纵；

iii,在实时环境中进行实时运算的液罐车辆计算程序中的数据定时采集模块对以下信号进行数据采集：缩比液罐中的液位计信号、液体压力传感器信号、三向力传感器的力信号、驾驶员操纵装置的油门踏板开度信号、制动踏板开度信号和方向盘转角信号；

iv,相似性转换模块基于相似性准则，接收采集到的缩比液罐液位计信号和液体压力传感器信号、三向力传感器的力信号，并将其转换为全尺寸液罐的相应信号；

v,液罐车辆动力学模型中的液体晃动力/力矩和瞬态液体质心计算模块接收相似性转换模块发送来的全尺寸液罐的信号，计算出全尺寸液罐对车体的晃动力/力矩和瞬态液体质心；

vi,基于Trucksim RT的车辆动力学模型接收全尺寸液罐对车体的晃动力/力矩和瞬态液体质心、以及驾驶员操纵装置的油门踏板开度信号、制动踏板开度信号和方向盘转角信号，进行液罐车辆动力学响应计算，计算出受液体晃动影响时的簧载质量的运动状态；

vii,相似性转换模块接收基于Trucksim RT的车辆动力学模型计算出的簧载质量的运动状态，转换为缩比液罐的运动状态；

viii,作动器伸长量换算模块接收相似性转换模块计算出的缩比液罐的运动状态，将该运动状态换算为六个作动器的伸长量控制信号，发送给六自由度运动平台控制设备；

ix,六自由度运动平台控制设备控制伺服阀和油源的开关，控制油源的油压和进入每个作动器缸体的油液量和油压，对作动器的运动进行控制，实现液罐车辆簧载质量六个方向的运动，模拟并带动缩比液罐实现真实工况运动。

9.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于进行液-固双向耦合特性分析时，通过液位计、液体压力传感器和四个三向力传感器测量得到的液位信号、液压信号和液罐力信号，计算液体作用于液罐的力与力矩、分析液体自由面的动态变化过程、液面晃动的最大幅度及发生的时间，并验证液体仿真模型或简化模型的合理性。

10.如权利要求1所述的液罐车辆液-固双向耦合实时模拟试验台，其特征在于进行液罐车辆稳定性控制的控制策略开发时，将控制策略模块集成于液罐车辆动力学模型当中，用缩比液罐运动平台总成和液罐车辆实时仿真平台的交互模拟实际液罐车辆的运动和动力学特性，利用采集的液罐力信号、液压信号和车辆动力学响应特性分析液罐车辆将要失去稳定时的状态、进行控制程序的在线调试、进行参考液罐车辆模型的硬件在环实时验证。