Автореферат (1025299), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Баумана.Публикации: по материалам диссертации опубликованы три научныеработы в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, общим объемом 2,11 п. л.Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав,общих результатов и выводов, списка литературы. Работа изложена на 186листе машинописного текста, содержит 88 рисунков, 14 таблиц. Библиографияработы содержит 152 наименования.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведенииобоснованаактуальностьтемыисследования,заключающаяся в совершенствовании методов разработки электронныхбортовых систем, входящих в состав автоматизированного рулевогоуправления колесной машины (система управления электронагружателемрулевого колеса), а также базовых законов и алгоритмов функционирования,лежащих в основе работы указанных систем, что позволяет повыситьбезопасность движения и управления объектом колесной техники.

Помимоэтого, сформулирована цель исследования, приведено краткое содержаниевыполненного исследования, представлены основные положения, которыевыносятся на защиту.В первой главе представлен анализ отечественных и зарубежных работ,посвященных моделированию (как в режиме «непрерывного», так и в режиме«реального времени») в процессе исследования и разработки объектов колеснойтехники,атакжевопросампроектированияииспользованияавтоматизированных систем рулевого управления в отсутствии «жесткой»(механической) связи рулевого и управляемых колес. Помимо этого, в даннойглаве представлена классификация рулевых систем, применяемых в настоящее4время в составе объектов колесной техники, и отмечены преимуществаавтоматизированных рулевых систем по сравнению с системами других типов.Особенно выделены работы отечественных и зарубежных исследователейБахмутоваС.В.,ВедерниковаА.А.Воробьёва Н.П.,Гладова Г.И.,Горелова В.А.,ДульцеваB.C.,Жилейкина М.М.,Литвинова А.С.,Михайлова В.В., Мурога И.А., Полунгяна А.А., Петренко А.М., Рязанцева В.И.,Смирнова Г.А., Трача С.И., Кушвида Р.П., Mogi K., Sugai T., Suzuki N.,Mostefai L., Geng C., Parsania P., Saradava K., Wang C., Zhou D., Limroth J.,Shimizu N., а также труды научных школ Московского государственноготехнического университета имени Н.Э.

Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана),Московского политехнического университета (МАМИ), Московскогоавтомобильно-дорожного государственного технического университета(МАДИ), Центрального научно-исследовательского автомобильного иавтомоторного института (НАМИ), НИИЦ Автомобильной техники 3 ЦНИИМО РФ.В итоги главы были вынесены основные задачи диссертации, решениюкоторых посвящены остальные главы.Во второй главе представлено описание имитационной моделикриволинейного движения МКШ, которая легла в основу модели «реальноговремени», а также дано решение задач, применительно к движению колесныхмашин, с которыми сталкиваются разработчики моделей «реального времени».Рассматриваемыйметодпроектированиясистемыуправленияэлектронагружателем рулевого колеса предполагает использование на раннихэтапах разработки имитационной математической модели«реальноговремени», описывающей динамику криволинейного движения колесноймашины.

В ходе исследования в качестве базовой («эталонной») динамическоймодели применялась имитационная модель криволинейного движенияколесного шасси,разработанная в МГТУ им. Н.Э. Баумана на кафедреколесных машин.В рассматриваемой модели динамики движение колесной машины кактвердого тела рассматривается в горизонтальной плоскости на ровнойнедеформируемой опорной поверхности и складывается из поступательногодвижения центра масс и вращательного движения вокруг центра масс (Рис. 1).Рис.1.Системы координат, использующиеся при моделированиикриволинейного движения МКШ с колесной формулой 8х85На Рис.

1 используются следующие условные обозначения:хʹ - O - yʹ – неподвижная система координат (НСК) ;х - C - y – подвижная система координат (ПСК), связанная с центром массобъекта;хiʹʹ - Oi - yiʹʹ – подвижная система координат, связанная с осью вращения iого колеса;Θ – курсовой угол модели колесной машины;θi – угол поворота i-ого колеса.Параметры виртуального шасси представлены в Таблице 1.Таблица 1.Параметры виртуального шассиНаименование параметраЗначениеMасса, кг:29600Длина, м:6,15Колея, м:2,6Высота центра масс, м:1,38Статический радиус колеса, м:0,725Момент инерции МКШ вокругвертикальной оси, кг·м2110105Максимальная мощностьэлектродвигателей мотор-колес, Вт60000Система уравнений (1), описывающая данное движение, позволяетрассчитать текущие ускорения по значениям сил и моментов, действующим наколесную машину со стороны опорной поверхности и окружающей среды:8dV x1 − ω z ⋅V y = ⋅  Pwx + ∑ R xi a x =dtm i =18a = dV y + ω ⋅V = 1 ⋅  P +R∑yzxwyyidtm i =188rdω z= ∑ M пкi + ∑ M RiJ z ⋅dti =1i =1,dx ′V x′ == V x ⋅ cos θ − V y ⋅ sin θdtdy ′= V x ⋅ sin θ + V y ⋅ cos θV y ′ =dtdθω z =dt( )(1)где m - масса автомобиля;Jz - момент инерции колесной машины относительноrоси z (центра масс); V - вектор скорости центра масс колесной машины; ar 6вектор ускорения центра масс колесной машины(абсолютная производная отrвектора скорости центра масс автомобиля); dV - относительная производная отdtвектора скорости центра масс колесной машины; ω Z - угловая скоростьповорота колесной машины вокруг центра масс; θ - угол поворота колеснойrмашины относительно оси x′ ; Ri - вектор силы взаимодействия с опорнымrоснованием, действующей на i-ое колесо; Pw - вектор силы сопротивлениявоздуха; Mпкi - момент сопротивления повороту i-го колеса.Расчетная схема, применяемая для определения сил и скоростейотдельного колеса объекта (как по модулю, так и по направлению),представлена на Рис.

2.Рис. 2. Расчетная схема колесаНа Рис. 2 представлены следующие условные обозначения:rVск – вектор скорости скольжения точки контакта колеса относительноопорнойповерхности;rVотн – вектор относительной скорости колеса в пятне контакта;rVпер – вектор переносной скорости центра вращения колеса Oi (векторскорости точки ПСК х - C - y, с которой в настоящий момент связан центр OiПСК хr iʹʹ - Oi - yiʹʹ, относительно НСК хʹ - O - yʹ);V пск _ км – вектор линейной скорости поступательного движения центрамасс колесноймашины в НСК хʹ - O - yʹ;rV пов _ км – вектор линейной скорости вращательного движения центра i-огоколеса вокруг центра масс колесной машины;α – угол поворота вектора скорости скольжения колеса относительно осихiʹʹ системы хiʹʹ - Oi - yiʹʹ ;ωк – угловая скорость вращения i-ого колеса;rRi – сила взаимодействия с опорной поверхностью i-ого колеса;7θi – угол поворота i-ого колеса;Mf i – момент сопротивления качению i-ого колеса;Mпк i – момент сопротивления повороту i-ого колеса.На МКШ, рассматриваемом в ходе настоящего исследования, применяетсясхема трансмиссии с индивидуальным электроприводом каждого колеса.Дифференциальное уравнение динамики вращения каждого колеса при даннойсхеме раздачи мощности представляется в следующем виде:(2)J К ⋅ ω& К = М Д − М С ,где J К - момент инерции колеса; ω& К - угловое ускорение вращения колеса; ωК угловая скорость вращения колеса; МД - крутящий момент приводногоэлектродвигателя; МС - момент сопротивления, приведенный к валу тяговогоэлектродвигателя.Схема трансмиссии при индивидуальном приводе представлена на Рис.

3.Рис. 3. Схема трансмиссии при индивидуальном электроприводе колес:ωk1… ωk8 – угловые скорости вращения колес;МД1… МД8 – крутящие моменты приводных электродвигателей;МС1… МС8 – моменты сопротивления, приведенные квалам приводных электродвигателей;M1… M8 – приводные электродвигатели;Г – генераторная установкаРеализация системы дифференциальных уравнений (1) осуществляетсяпри помощи неявного метода численного интегрирования системдифференциальных уравнений с применением производных высших порядков.Верификация имитационной математической модели «реальноговремени» осуществлялась путем сравнения динамических параметровдвижения виртуальной колесной машины (координаты, скорость и ускорениецентра масс, курсовой угол, угловые скорость и ускорение поворота вокругцентра масс) с аналогичными параметрами «эталонной» модели в различныхусловиях движения при выполнении следующих видов маневров:8- прямолинейное движение с ускорением и замедлением;- движение при «ступенчатом» воздействии на рулевое колесо – реакцияна «рывок» руля;- движение при синусоидальном воздействии на рулевое колесо.По результатам верификации установлено, что средние и максимальныезначения относительных погрешностей при сравнении соответствующихпараметров «эталонной» модели и модели «реального времени» не превышаютзаданных критериев адекватности в 2% и 5% соответственно.

Таким образом,подтверждена адекватность автономной работы имитационной математическоймодели «реального времени» динамики криволинейного движения МКШ приточности имитационного моделирования ε = 0,003 в относительном выражениии минимальном шаге реализации 0,0035 с.В третьей главе отражена организация взаимодействия ИММРВ МКШ сопытным образцом системы управления электронагружателем рулевого колесаиз состава объекта МКШ специального назначения, а также представленаверификация ИММРВ МКШ при совместной работе с действующей системойуправления.Обмен данными СУ ЭНРК с бортовой информационно-управляющейсистемой (БИУС) объекта осуществляется по цифровому CAN-интерфейсу приштатной скорости обмена 250 кбит/с в соответствии с протоколоминформационно-логического взаимодействия (далее - Протокол ИЛВ),основанного на стандарте SAE J1939.

Выходными параметрами для СУ ЭНРКявляются текущий угол поворота рулевого колеса, а также величинареактивного момента, развиваемого электронагружателем на рулевом колесе; вкачестве входного параметра выступает требуемый момент сопротивления нарулевом колесе, величина которого вычисляется БИУС объекта в соответствиис представленным ниже выражением:θ1 θ&1  М с = K ⋅ − k1 ⋅ α − k 2 ⋅ α& − k3 ⋅ α −− k ⋅ α& −(3) , 4 iiрп рп  где М с – момент сопротивления на рулевом колесе, Н·м; α – замеренное& - первая производная позначение угла поворота рулевого колеса, рад; αвремени угла поворота рулевого колеса, рад/с; θ1 – замеренное значение углаповорота переднего левого колеса шасси, рад; θ& 1 – первая производная поθ требi=времени угла поворота переднего левого колеса шасси, рад/с; рп–αпередаточное отношение рулевого привода; θтреб – требуемое значение углаповорота переднего левого колеса, рад; К, к1…к4 – коэффициенты усиления, k1= 3 Н·м/рад, k2 =1 Н·м/с-1, k3 =0.2 Н·м/рад, k4 =1 Н·м/с-1, K = 3.ИММРВ МКШ выступает в качестве имитатора БИУС объекта, вследствиечего предварительно в ИММРВ МКШ был реализован соответствующийПротокол ИЛВ для обеспечения возможности работы с СУ ЭНРК по9цифровому каналу связи в составе объекта.

Характеристики

Список файлов диссертации