Диссертация (Метод разрботки законов управления нагружателем рулевого колеса при отсутствии жёсткой связи в системе управления поворотом колёсных машин), страница 3

Указанный вид работ производился непосредственно наопытном образце объекта колесной техники, в состав которого входитСУ ЭНРК. Входным параметром для исследуемой модели «реальноговремени» являлся текущий угол поворота рулевого колеса объекта, авыходным – требуемое значение момента сопротивления повороту рулевогоколеса. Обмен указанными данными между СУ ЭНРК и ИММРВ МКШосуществлялся по цифровому CAN-интерфейсу в соответствии со штатнымПротоколом информационно-логического взаимодействия СУ ЭНРК с БИУСобъекта.Послепроведенияуказанныхмероприятийпоорганизациивзаимодействия СУ ЭНРК с ИММРВ МКШ осуществлялось выполнениенескольких тестовых виртуальных заездов с выполнением типовых маневровпо ГОСТ 31507-2012 «Автотранспортные средства.

Управляемость иустойчивость. Технические требования. Методы испытаний» [23]. В ходеданных заездов производилась запись текущих параметров движениявиртуального МКШ, а также задаваемого и текущего значения моментасопротивления на рулевом колесе и управляющих воздействий (положенияпедалейакселератораитормоза,уголповоротарулевогоколеса).Представленные данные в дальнейшем были использованы при проведенииверификации ИММРВ МКШ во взаимодействии с физической системойуправления.

В качестве «эталонной» модели, по аналогии с главой II,выступаламоделькриволинейногодвиженияМКШ«непрерывноговремени», сигналы управления для которой были получены в ходеописанных выше виртуальных заездов. В результате данной верификациибыла повторно подтверждена требуемая степень соответствия при работеимитационной математической модели МКШ «реального времени» вовзаимодействии с физической системой управления.16Глава 4 дает подробное описание последовательности проектированиясистемы управления электронагружателем рулевого колеса из составарулевого управления в отсутствии «жесткой» связи при использованиирассматриваемого в настоящем исследовании метода разработки. В даннойглаве отражены основные трудности, с которыми в настоящее времяприходится сталкиваться при создании новых и модернизации действующихэлектронных бортовых систем при подготовке к выполнению ОКР и наранних этапах данных работ [66].

Отдельно отмечено, что в конечном итогепредставленные проблемы могут привести к затягиванию сроков проведениядоводочных испытаний на объекте, изменению алгоритмов или параметровфункционирования бортовой системы управления. Решение указанныхпроблем позволяет осуществить применение ИММРВ МКШ на различныхэтапах выполнения ОКР.

Подтверждение корректности представленногометода разработки осуществляется на примере организации взаимодействияИММРВ МКШ с СУ ЭКРН с последующим описанием возможностиприменения данного подхода не только для отработки опытных образцовбортовых систем управления, но и для формирования исходных законовбортовой системы управления.Данное направление использования метода разработки отражено вглаве 5. В качестве базового закона управления выступает законформирования момента сопротивления на рулевом колесе, реализованный внастоящее время в БИУС объекта.

В данном исследовании осуществленапопытка корректировки действующего закона формирования «реактивного»момента на рулевом колесе путем исключения из соответствующейзависимости составляющих скорости поворота рулевого и управляемогоколес. Положительные результаты корректировки закона формированиямомента сопротивления на рулевом колесе являются подтверждениемвозможностиприменениярассматриваемогометодаразработкидляпоставленных задач.В заключении представлены выводы и достигнутые результаты понастоящему исследованию.17Глава 1. Состояние вопроса.

Постановка задач исследования1.1.Обзоррулевыхсистемобъектовколеснойтехники.Проблематика разработки систем рулевого управления в отсутствии«жесткой» механической связи рулевого и управляемых колесТрадиционным типом рулевого управления является механическоеуправление, которое на протяжении многих лет применялось в качествеосновного для транспортных средств как гражданского, так специального ивоенного назначения. Данные системы обладают такими качествами какпростота конструкции, высокая степень надежности и безотказности,удобствообслуживанияиремонта[10,39].Внастоящеевремяпредставленный тип рулевого управления является основой для болеесложных рулевых систем с кинематической «жесткой» связью рулевого иуправляемых колес, в состав которых входят гидравлические и электронныекомпоненты.Возрастание полной массы транспортных средств, ужесточениеусловий эксплуатации, совершенствование требований по удобству иснижение психофизических нагрузок на водителя при управлении колесноймашиной (КМ) способствовали отказу от применения механических рулевыхсистем без использования усилительных устройств [82].Рулевое управление при наличии кинематической связи рулевого иуправляемого колес эффективно используется в конструкциях шасси принебольшом удалении органов управления от поворотных колес, с малымчислом управляемых колес и неизменными законами управления поворотом.При увеличении массы и геометрической базы КМ, числа управляемых колесрулевому управлению при наличии «жесткой» связи рулевого и поворотныхколес становятся присуще следующие недостатки [6, 51]:- значительное увеличение количества деталей рулевого привода и, какследствие, возросшая масса;18- большое количество шарниров, нагруженных полным усилиемповорота колес и подверженных интенсивному износу;- трудоемкость обслуживания;-недостаточнаяжесткостьрулевогопривода,негативносказывающаяся на управляемости и устойчивости автомобиля.Представленные факторы способствовали развитию рулевых систем,принципыработыкоторыхотличаютсяотмеханическогорулевогоуправления.

К подобным системам относятся системы гидрообъемногорулевого управления и автоматизированные рулевые системы с такназываемым типом управления «by-wire» - взаимодействие задающего органаи исполнительных устройств осуществляется только по электрическим цепямбез использования механических и гидрообъемных передач [135, 145].Электронные системы управления в отсутствии кинематической связирулевого и управляемых колес позволяют обеспечить:- удобство компоновки подобных конструкций;- возможность реализации различных законов управления поворотомрулевых колес в зависимости от скорости и условий движения многоосныхколесных шасси (МКШ), требуемых режимов маневрирования.В свою очередь, для описанных принципов построения системрулевого управления характерны следующие особенности:- отсутствие обратной связи на рулевом колесе (как по поворотурулевого колеса, так и по силам сопротивления со стороны дороги);- актуальные требования, предъявляемые к квалификации водителей(необходимость проведения специальной подготовки).На Рис.

1.1 представлена классификация систем рулевого управления,применяемых в настоящее время в составе объектов колесной техники.19Рис. 1.1. Классификация рулевых управлений колесных машин, используемых в настоящее время20Однимизосновныхнаправленийразвитиясистемрулевогоуправления является обеспечение адаптивности их функционирования, т.

е.способности к активному изменению параметров системы в зависимости оттекущих параметров движения транспортного средства (текущей скорости,бокового ускорения и т. д.). Механические рулевые системы безиспользования дополнительных источников энергии, рулевые системы сиспользованиемгидроусилителей,атакжегидрообъемноерулевоеуправление имеют ограниченные возможности для реализации адаптивныхфункций [12].

Для подобных целей в состав рассматриваемых системвключаютэлектронныекомпонентыимикропроцессорныемодулиуправления. Наиболее перспективными системами рулевого управления сточки зрения адаптивности являются механические рулевые системы сэлектроусилителями, а также автоматизированные рулевые управления.Реализацияданныхсистемосуществляетсясприменениемэлектронных систем управления, осуществляющих выработку управляющеговоздействиядляисполнительныхприводов(гидравлическихилиэлектрических) [54]. Введение в систему управления дополнительныхсигналов для мониторинга текущей скорости движения транспортногосредства, бокового ускорения и других параметров не вызывает серьезныхтехнических сложностей. В совокупности с высокой степенью надежностисоставных компонентов и возможностью резервирования основных узловданные типы рулевых систем обеспечивают широкие возможности пореализации адаптивных функций.Другим важным качеством рулевых систем является обеспечение такназываемого «чувства дороги» на рулевом колесе [29, 52].

Несмотря на то,что основная информация об условиях движения и положении автомобиляпоступает к водителю по визуальному каналу, время его реакции назрительную информацию больше, чем при восприятии информации послуховому или осязательному каналу. Надежность визуальной оценкиположения управляемых колес по углу поворота рулевого колеса невысока,21особенно при углах поворота больше 100° - 150° [68]. В этой связи водительиспользует дополнительные каналы информации о силовом взаимодействииуправляемых колес с дорогой по возможной скорости поворота рулевогоколеса и по моменту сопротивления на рулевом колесе.

Целесообразностьсовершенствованиядополнительныхканаловполученияинформацииобусловлена тем, что осуществлять регулирование по величине реактивнойсилы на рулевом колесе водителю проще, и оно может быть точнее, чемрегулирование по перемещению органа управления. Величина и динамикаизменения момента на рулевом колесе являются важной для водителяинформацией, используемой для контроля и прогноза поведения автомобиля[85, 118].Способы реализации реактивного момента на рулевом колесеопределяются конкретным типом рулевого управления.

В механическихсистемах рулевого управления при отсутствии специальных усиливающихустройств формирование требуемого момента поворота управляемых колесосуществляется за счет соответствующего выбора передаточного числарулевого механизма [58]. Конструктивные решения используемых внастоящее время рулевых механизмов позволяют уменьшить передаточноечисло с увеличением угла поворота рулевого колеса, однако реализоватьподобную зависимость от текущей скорости транспортного средства непредставляетсявозможнымбезиспользованиядополнительныхэлектрических или гидравлических элементов.Вмеханическихсистемахсгидроусилителямиформированиеобратной связи на рулевом колесе пропорционально сопротивлениюповоротууправляемыхколессостороныопорнойповерхностиосуществляется за счет специального конструктивного исполнения корпусовраспределителей совместно с включением в их состав плунжерныхреактивных шайб и пружин [56].