Диссертация (1025283), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Так как во время замера скоростьэлектробуса изменяется в небольших пределах, можно считать, что силасопротивления воздуха, действующая на электробус, постоянна и равна своемусреднему значению за рассматриваемый участок пути. Таким образом, движениев режиме выбега можно считать равнозамедленным, и коэффициентсопротивления качению возможно определять по следующей формуле:120 + D 'лоб E J − 2 K=.э −2F( − )2Fгде(4.3) – коэффициент сопротивления качению электробуса; − – длина мерного участка; – скорость электробуса в начале мерного участка; – скорость электробуса в конце мерного участка.Согласно Таблице 2 площадь лобовой проекции электробуса 'лоб равна7,79 м2.
Плотность воздуха составляет 1,25 кг/м3. Момент инерции двигателя иодного колеса равны 1,36 кг ·м2 и 10,82 кг ·м2 соответственно. Радиус " равен477 мм. Снаряженная масса электробуса была определена экспериментально.Электробус в снаряженном состоянии поочередно заезжал на платформу весовпередней и задней осью, где проводился замер массы (Рис. 4.13).
Таким образом,была определена снаряженная масса электробуса, а также расположение центрамасс вдоль продольной оси. Снаряженная масса электробуса составила 13265 кг.Расстояние от центра масс электробуса до его задней оси получилось равным2100 мм. Коэффициент учета вращающихся масс согласно формуле (2.50)получился равен 1,045.121Рис. 4.13. Взвешивание электробусаДля сбора серии статистических данных и исключения влияниявозможного уклона опорной поверхности было проведено по 5 замеров придвижении электробуса в прямом и обратном направлениях (всего 10 заездов).Количество измерений было выбрано, исходя из требования к ширинеh , при доверительной вероятности A = 95%. Придоверительного интервала ±g[этом минимальное количество замеров определяется по формуле [86]. ≥ 8 B C∆(4.4)122где- – коэффициент Стьюдента;H );F – оценка среднеквадратического отклонения (F 2G∆ – половина ширины доверительного интервала.Так как значение коэффициента Стьюдента зависит от количестваизмерений,предложенноепоследовательныхуравнениеприближений.необходимоРезультатырасчетоврешатьдляметодомразличныхдоверительных вероятностей и интервалов приведены в Таблице 3.Таблица 3.F ⁄∆Необходимое количество замеров в эксперименте1 90%5 95%7 99%0,51319310,41927460,33246780,127338766811Обработка статистических данных проведена по следующему алгоритму[87]:HОпределяем оценки математического ожидания L и дисперсии Gвеличины коэффициента сопротивления качению по независимымизмерениям.
Считаем, что является случайной величиной, распределенной понормальному закону;∑ L,∑ L HG1(4.5)(4.6)Выбираем значение коэффициента Стьюдента - для рассматриваемогоколичества измерений и требуемой доверительной вероятности ( 95%, 10, - 2,26);123Определяем доверительный интервал.HHGG NL - O ; L / - O P(4.7)После обработки эксперимента был получен результат (Таблица 4):Таблица 4.Результаты эксперимента по определению коэффициента сопротивления0 ,кмч31,10 ,кмч29,2качению , м L38,790,01036-0,0018330,829400,00931-0,002883129,239,980,00936-0,0028330,828,939,410,01011-0,0020831,229,439,030,00969-0,002530,828,632,410,014840,00265312929,930,014720,0025330,728,928,080,013960,0017730,828,730,040,015360,00317312930,910,014190,002L 0,01219Итог: 0,01219 X 0,00185H 0,00262GПлощадь пятна контакта колеса электробуса была замерена следующимобразом:Под колесо электробуса укладывается лист размеченной бумаги;Электробус начинает движение и перемещается на лист бумаги;При помощи карандаша обводиться отпечаток пятна контакта набумаге;Электробус удаляется с листа бумаги задним ходом.124Таким образом, был получен отпечаток пятна контакта, площадькоторого составляет0,054м .Полученные данные были использованы в модели движения электробусадля расчета энергоэффективного закона управления, а также в реализациимодели плоского движения.Верификация модели динамики и преобразования энергии электробусапо экспериментальным даннымС целью доказать обоснованность и достоверность результатов,получаемых по итогам работы метода определения энергоэффективного законадвижения, были проведены испытания, позволяющие верифицировать модельдвиженияипреобразованияэнергииэлектробуса,приведенногоккриволинейной координате.Для достижения поставленной цели необходимо:• рассчитать энергоэффективный закон движения электробуса на участкемаршрута;• воспроизвести полученный закон движения на полигоне, фиксируя приэтом энергию, затраченную на движение;• провести сравнение расчетных и экспериментальных величин.Для проведения испытаний был выбран участок маршрута длиной 100 мс ограничением времени его прохождения равным 20 с.
Расчет фазовойтраектории производился согласно методике, изложенной в пунктах 3.1 и 3.2.Для возможности воспроизведения закона движения на полигоненеобходимо,чтобызаконизмененияуправляющеговоздействиябылэкстремальным, то есть параметр управления при движении принимал значениядв , 0, рек илит . Для получения такой зависимости управляющеговоздействия при расчете энергоэффективного закона управления необходимопренебречь зависимостью КПД электромашины от нагрузки.
Кроме того, при125расчете закона энергоэффективного управления необходимо учесть ограничениена ускорение равное 1 м/с2, которое является стандартной настройкойрассматриваемого электробуса для поддержания уровня комфорта пассажиров.Для реализации возможности точно следовать расчетной стратегииуправления вдоль маршрута были нанесены метки, указывающие водителюиспытателю, в какой точке пути необходимо изменить режим управления(Рис. 4.14).Рис. 4.14. Условные обозначения на маршрутеРасчетная стратегия управления электробусом представлена на Рис.
4.15.Расчетная величина энергии, затраченной на движение, составляет 240 кДж.Таким образом, в случае совпадения расчетной и экспериментально полученнойфазовой траектории, а также величины затраченной энергии на преодолениемаршрута,модельдвиженияипреобразованияэнергииэлектробуса,приведенного к криволинейной координате, можно считать верифицированной.Для набора статистических данных и исключения влияния возможногоуклона опорной поверхности было проведено по 5 заездов в прямом и обратномнаправлениях.
Количество измерений выбрано по методике, изложенной впункте 4.2.126Рис. 4.15. Оптимальная стратегия управления и фазовая траектория наисследуемом маршрутеАлгоритм проведения замера следующий:Водительэлектробусаподъезжаеткстартовойточкеиостанавливается;Активируется запись параметров движения электробуса через CANшину;Водитель, управляя электробусом согласно оптимальному закону(Рис. 4.15), следует по заданному маршруту (от 0 до 24 м маршрута – движениес максимально возможным ускорением, далее с 24 м по 89 м – выбег безрекуперации энергии, затем с 89 м по 100 м – рекуперативное торможение смаксимальным тормозным моментом, в конце – остановка электробусапроизводится механическими тормозами);Остановка записи параметров движения через CAN-шину.Сводные результаты всех 10 заездов приведены на Рис.
4.16.127Рис. 4.16. Результаты заездов по верификации модели движения ипреобразования энергии электробусаПосле обработки эксперимента аналогично алгоритму, описанному впункте 4.2, был получен результат (Таблица 5):Таблица 5.Обработка эксперимента по верификации модели движения ипреобразования энергии электробуса − i, кДжПройденный путьЗатраченноеЗатраченнаяs, мвремя t, сэнергия J, кДж103,6222,41280,9234,44103,2621,89261,3514,88102,2320,42257,5511,07103,1521,66269,9623,48103,6321,11265,6519,17103,3321,66232,23-14,25103,5920,54192,11-54,37128Таблица 5 (продолжение).103,1321,03229,03-17,45103,8220,96241,17-5,31103,1921,06234,81-11,67L 246,48H 25,992GИтог: 246,48 X 18,57кДжВ ходе эксперимента было получено, что отклонение расчетного значенияот экспериментального не превышает%кДжкДж%кДж100% 2,4%, кроме того,расчетная и экспериментально полученная фазовые траектории очень близки(отклонение не превышает 5 %, Рис.
4.16). Таким образом, полученный результатсоответствует расчетному и доказывает адекватность модели движения ипреобразованияэнергииэлектробуса,приведенногоккриволинейнойкоординате, также ее можно считать верифицированной.Сравнительные испытания движения электробуса при движении соптимальным законом энергоэффективного управления с результатамивождения водителя-испытателяДляоценкивеличиныэнергии,которуюпозволитсохранитьразработанный метод, по сравнению с энергией, затрачиваемой на движениеэлектробуса по маршруту без оптимизации, были проведены сравнительныеиспытания электробуса, который двигался согласно расчетному законуэнергоэффективного управления, в сравнении с результатом вождения водителяиспытателя.В ходе испытаний водителю предлагалось преодолеть мерный участокдлиной 100 м за 20 с так, чтобы было затрачено минимальное количествоэнергии на движение.129Так как система управления движением электробуса должна полностьювоспроизводить расчетный закон, сравнение целесообразно проводить свеличиной энергии, полученной в результате работы метода с учетомзависимости КПД электромашины от нагрузки.
Расчет фазовой траекториипроизводился согласно методике, изложенной в пунктах 3.1 и 3.2. Расчетнаяоптимальная фазовая траектория представлена на Рис. 4.17.Рис. 4.17. Расчетная оптимальная фазовая траекторияОптимальным законом управления на расчетном мерном участкеявляется:Разгон (промежуток пути от 0 до 31 м, Рис. 4.17);Движение в режиме выбега (промежуток пути от 31 м до 79 м,Рис. 4.17);Торможение рекуперативным тормозом (промежуток пути от 79 м до100 м, Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
