Выбор рациональных параметров системы подрессоривания быстроходных гусеничных машин, страница 14

Поэтому каждая реализация этой функции несет в себе информацию о характере профиля местности всего района действия ГМ.103Исполнительными устройствами, обеспечивающими движения ГМ иреализацию решений механика-водителя по управлению, является система:«силовая установка – гусеничный движитель». Крутящий момент выходноговала силовой установки преобразуется в гусеничном движителе в силу «толкающую» корпус ГМ в направлении движения с определенной скоростью. Вцелом скорость движения для вполне определённой конструкции ГМ будетзависеть от силы сопротивления прямолинейному движению, номера включенной передачи, частоты вращения двигателя и, наконец, от положения органов торможения ГМ.Так как гусеничный движитель обеспечивает движение корпуса ГМ свполне определённой скоростью, а корпус машины увлекает за собой с тойже скоростью гусеничный движитель, то с точки зрения теории управлениямежду корпусом и гусеничным движителем имеется обратная связь по скорости движения.

Эта связь обеспечивает преобразование высоты неровноститрассы движения ( ) как функцию пути в ( ) как функцию времени, причем, это преобразование осуществляется при помощи дифференциальногосоотношения( )⁄Выбирая тот или иной режим движения, механик-водитель в известномсмысле оптимизирует систему управления.

В самом деле, выбирая какойлибо режим дввижения, механик-водитель тем самым предпочитает его другим режимам движения. Критерии оптимальности, с помощью которых производится выбор режима движения, могут быть различными. Однако, прилюбом выборе критерий оптимальности, в конечном счете, всегда существует. В противном случае обоснованный выбор режима движения был бы невозможен, что противоречит здравому смыслу.Для нашей задачи будем считать, что структура и все параметры системы заданы и известны соответствующие данные, характеризующие профиль трассы движения ГМ.

Требуется найти такое значение скорости движе-104ния ГМ, при котором работа системы, с точки зрения выбранного критерия,была бы наилучшей. Но задача осуществления оптимизации системы управления считается неопределённой до тех пор, пока не будет выбран критерийоптимальности или, другими словами, критерий качества, экстремальноезначение которого должно достигаться для оптимальной системы. Вопросэтот не может быть решен в рамках самой теории оптимальных систем.

Прирешении его нужно руководствоваться прежде всего характером задач, которые должна решать система в оптимальном режиме и соображениям о том,какие величины могут служить мерой успешности решения этих задач. Приэтом необходимо учитывать следующее обстоятельство. Процесс управления ГМ механиком-водителем осуществляется в условиях, содержащих элемент случайности, определяемой спецификой самого движения ГМ по местности с неровным профилем. В этом случае исход процесса управления, дажеорганизованного строго определенным образом, не может быть точно предсказан, остается случайным. Если это так, то критерий качества управлениядолжен иметь вероятностный характер.

Совершенно ясно, что процессуправления, имеющий целью получения максимально возможной среднейскорости движения ГМ, зависит, кроме тяговых свойств, от качества СП. Чемвыше качество СП с точки зрения обеспечения высокой плавности хода ГМ,тем большее значение будет иметь средняя скорость движения при всех прочих равных условиях [35].Поэтому процесс оптимизации системы управления должен начинатьсяс выбора оптимальной структуры и значений параметров СП ГМ еще на этапе ее проектирования.Любой закон природы есть утверждение ограничивающего характера,утверждение о том, что можно и чего нельзя сделать в некоторой области.Поэтому законы оптимальных систем могут быть сформулированы в видеутверждений «о потолке возможностей» этих систем.

Нахождение этого «потолка» и есть задача теории оптимальных систем. Причем, если система105функционирует при случайных возмущениях, то эта задача должна решатьсяс позиций статистической динамики.Предметом статистической динамики механических систем является ихповедение при случайных внешних воздействиях и/или случайном изменении свойств системы.Рассмотрим некоторую механическую систему, находящуюся во взаимодействии с окружающей средой. Пусть связь между входным и выходнымпроцессами задана в форме̅где̅- дифференциальный оператор, определенный некоторым дифференци-альным выражением и действующий в пространствах функций;ный элемент из пространства входных параметров ;- случай-- случайный элементиз пространства выходных параметров .Пространствоустанавливается при изучении внешенго воздействияна механическую систему, структура и свойства которой характеризуютсяоператоромПротсранствощи его элементов ̅выбирается таким образом, чтобы при помо-можно было бы полностью охарактеризовать любоесостояние системы, а именно каждому состоянию соответствует элемент̅.

При изменении параметра времени одно состояние переходит в дру-гое. Эволюция состояний описывается функциями ̅( ), а их геометрическимобразом служат траектории в пространствесвязывает случайные функции ̅( ) и. Приведенное выше уравнение̅( ) и называется стахостическимдифференциальным уровнением.Если ̅( ) и/или параметры системы являются случайными, то возникает вопрос связи между соответствующими вероятностными мерами илинекоторыми хракетристиками последних. Установление этой связи при заданной связи между реализациями и является предметом статистической динамики. В зависимости от того, какие параметры являются заданными, а какие – искомыми, различают четыре задачи статистической динамики.106Первая основная задача состоит в нахождении вероятностных свойстввыходных параметров при известных вероятностных свойствах входных параметров системы.

В теории подрессоривания [35] этой задаче соответствуетпрямой расчет на действие заданных сил и моментов. Решение этой задачинаходит свое применение при определении статистических характеристиквозмущения, действующего на приборы, узлы и агрегаты, установленных вкорпусе машины.Вторая задача является обратной по отношению к первой. Она состоитв нахождении вероятностных свойств входных параметров по известнымсвойствам системы и выходных параметров. Решение такой задачи может,например, потребоваться при определении статистических характеристикпрофиля по пути машины, если известны, например, статистические данные,относящиеся к координатам, характеризующих положение корпуса ГМ впространстве при его движении по этому профилю.Третья задача заключается в определении вероятностных свойств стохастической системы по известным характеристикам на ее входе и выходе. Всамом общем случае может оказаться неизвестной сама структура системы.Изучение свойств неизвестной системы путем сопоставления ее реакций свходными воздействиями составляет так называемую «проблему черногоящика».

Однако в столь общей форме задача ставится весьма редко. Обычноизвестна не только структура системы, но и информация о ее детерминистических свойствах. Тогда целью их исследования является получение информации о стохастических свойствах системы. Одним из простейших путей длярешения третьей задачи состоит в изучении реакций системы на гармонические воздействия целого ряда фиксированных частот.

Этот путь, по существу, используется в настоящее время при теоретических исследованиях колебательных процессов корпуса ГМ, при проектировании СП и при ходовыхиспытаниях машины на плавность хода [35].107Четвертая задача статистической динамики заключается в отысканиисистемы, которая при заданных внешних воздействиях обладает заданнымисвойствами. Примером может служить задача о синтезе оптимальной системы подрессоривания ГМ, т.е.

системы, которая обладает наилучшими в некотором смысле свойствами.Задачи синтеза весьма трудны, хотя имеются примеры эффективногорешения некоторых классов. Укажем на теорию оптимальных линейных систем связи и управления, обеспечивающих обработку заданного сигнала приминимальной средней квадратической ошибки [114]. При расчете механических систем задача синтеза в столь общей форме возникают очень редко. Изчисто функциональных соображений часто бывает задана не только структура на и ряд ее параметров.