Автореферат (1025299), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Вычисление требуемогореактивного момента в ИММРВ МКШ осуществляется специальнымпрограммным модулем в соответствии с выражением (3) на основе данных отекущем угле поворота рулевого колеса (поступают от СУ ЭНРК), скоростиповорота рулевого колеса (вычисляется ИММРВ МКШ) и рассогласованииуглов поворота рулевого и управляемых колес (вычисляется ИММРВ МКШ).На Рис. 4 представлено изображение рабочего места при проведенииисследования модели «реального времени» МКШ в составе объекта.. Рис. 4. Рабочее место исследования ИММРВ МКШ в составе объекта:1 - персональный компьютер, на котором осуществляетсяфункционирования модели «реального времени» иотображение МКШ через интерфейс визуализации;2 - задатчик положения педалей акселератора и тормоза;3 - рулевое колесо (штурвал) из состава объекта;4 - электронагружатель рулевого колеса;5 - датчик углового положения рулевого колеса;6 - USB-to-CAN преобразователь IXXATИсследование совместной работы ИММРВ МКШ с СУ ЭНРКосуществлялось при выполнении типовых виртуальных маневров «ПереставкаSП = 20 м» и «Поворот RП = 35 м» по ГОСТ 31507-2012 «Автотранспортныесредства.
Управляемость и устойчивость. Технические требования. Методыиспытаний». В качестве примера на Рис. 5 представлена экранная формаинтерфейса визуализации при выполнении типового маневра «ПереставкаSП = 20 м», а Рис. 6 отображает соответствующее изменение моментасопротивления на рулевом колесе при выполнении данного маневра.10Рис. 5. Экранная форма интерфейса визуализации по результатамвиртуального заезда с выполнением маневра типа«Переставка SП = 20 м» с моментом сопротивления нарулевом колесеРис.
6. Моменты сопротивления на рулевом колесе при выполнениитипового маневра «Переставка SП = 20 м» на скорости 25 км/ч:1 - требуемый момент сопротивления на РК, рассчитанныйИММРВ МКШ;2 - текущий момент сопротивления на РК по данным от СУ ЭНРКВерификация работы ИММРВ МКШ во взаимодействии с физическойсистемой управления осуществляется по аналогии с верификацией автономнойработы ИММРВ МКШ с той разницей, что в качестве критериев адекватности вданном случае выступают значения средней и максимальной относительнойпогрешности в 3% и 10% соответственно. По результатам данного вида работыбыли сделаны следующие выводы:- подтверждена возможность и адекватность работы ИММРВ МКШ привзаимодействии с внешней физической системой управления при выбранныхпараметрах моделирования;11- подтверждена корректность работы бортовой системы управления сИММРВ МКШ.В четвертой главе представлено подробное описание метода разработкисистемы управления электронагружателем рулевого колеса.Рассматриваемый метод разработки позволяет в значительной степениразрешить трудности, с которыми сталкиваются разработчики системуправления на ранних этапах проектирования.
Основные этапы настоящегометода разработки отражены на Рис. 7.Рис. 7. Последовательность перехода от ИММРВ СУ ЭНРК ивиртуального объекта колесной техники к опытнымобразцам СУ ЭНРК и объекта колесной техникиВ данном случае применяются следующие обозначения:«ПК» – персональный компьютер;«Виртуальная систем управления» – имитационная математическая модель«реального времени» разрабатываемой СУ ЭНРК;«Виртуальный объект» – имитационная математическая модель«реального времени» разрабатываемого объекта колесной техники;«Реальная система управления» – опытный образец СУ ЭНРК;«Реальный объект» – опытный образец объекта колесной техники.Первый этап метода разработки, т. е. работа по схеме «Виртуальнаясистема управления – Виртуальный объект», позволяет более детально и вбольшем объеме прорабатывать требования и допустимые диапазоныизменения параметров при составлении технического задания (ТЗ) наСУ ЭНРК, а также осуществлять синтез и отработку базовых законовуправления СУ ЭНРК.Второй этап метода разработки предполагает реализацию взаимодействияопытного образца проектируемой системы управления с верифицированнойимитационной моделью «реального времени».
Одной из основных задачтекущего этапа метода разработки является подтверждение соответствиядинамических характеристик бортовой системы управления заданным со12стороны ТЗ требованиям, которые непосредственно вытекают из техническихтребований на разрабатываемый объект.Третий этап метода разработки предусматривает функционированиеразрабатываемой СУ в составе объекта колесной техники с выполнениемтребуемых задач управления и контроля. Целью третьего этапа методаразработки является подтверждение соответствия текущих характеристикобъекта заданным тактико-техническим требованиям.В пятой главе в качестве примера возможностей метода разработкипоказаноопределениепараметровзаконаформированиямоментасопротивления на РК, представленного выражением (3), с применениемИММРВ МКШ. В ходе данного исследования из указанного закона исключенысоставляющие, содержащие скорости поворота рулевого и управляемых колес.По результатам проведения автором многочисленных виртуальных заездовс выполнением типовых маневров при исследовании взаимодействия СУ ЭНРКс ИММРВ МКШ получены временные зависимости действующего моментасопротивления на РК.
На Рис. 8. и 9 представлены зависимости моментасопротивления при выполнении маневра «Переставка SП = 20 м» для различныхзначений коэффициента усиления при составляющей скорости поворота РК ввыражении (3).Рис. 8. Временная зависимость момента сопротивления на РК привыполнении маневра «Переставка SП = 20 м», Кdθ/dt =1 Н·м/c-1Рис. 9. Временная зависимость момента сопротивления на РК привыполнении маневра «Переставка SП = 20 м», Кdθ/dt = 0,1 Н·м/c-113По результатам анализа зависимости на Рис.
8 установлено, чтоинтенсивные повороты РК сопровождаются характерными «импульсами»момента на РК значительной амплитуды. Со стороны водителя данныекратковременные увеличения момента сопротивления на РК будутвосприниматься как удары, не связанные с взаимодействием поворотных колесс опорной поверхностью. Указанные явления будут негативным образомсказываться на удобстве управления транспортным средством и создавать уводителя ложное «чувство дороги».
Помимо указанного эффекта формирования«импульсов» реактивного момента будет осуществляться с некоторымзапаздыванием, связанным со временем реакции системы управления наизменение входного воздействия и временем отработки электронагружателемзадающей команды. Таким образом, высока вероятность ситуации, чтоводитель будет воспринимать удары на рулевом колесе уже после его поворота,и в случае неготовности к подобному явлению может быть осуществленсамопроизвольный поворот РК.Представленные зависимости показывают, что снижение реактивных«ударов» со стороны РК удается достичь только при значительном уменьшениикоэффициента при составляющей скорости РК в выражении моментасопротивления на РК (Рис. 9).
Следующие виртуальные заезды показали, чтополное исключение скорости РК из расчета реактивного момента на РК неприводит к существенным изменениям в нагружении РК и не повлияет наинформативность рулевого управления. Аналогичная картина характерна длясоставляющей рассогласования угловых скоростей поворотного и рулевогоколес. Таким образом, коэффициенты в выражении (3) принимают следующиезначения: k1 = 10 Нм/рад, k2 = 0, k3 = 9 Нм/рад, k4 = 0, K = 1.Представленный подход к синтезу закона формирования моментасопротивления на рулевом колесе свидетельствует о возможности реализациина основе имитационной математической модели «реального времени»динамики криволинейного движения МКШ программно-аппаратногокомплекса – стенда для проведения виртуальных заездов с выполнениемтиповых маневров в соответствии с ГОСТ 31507-2012 «Автотранспортныесредства.
Управляемость и устойчивость. Технические требования. Методыиспытания». Данный стендовый комплекс позволит осуществлять сборстатистических данных при выполнении группой водителей-испытателей сериивиртуальных заездов при различных параметрах МКШ, различных законахуправления поворотом колес («веерный», РСП УС, РСП У и т. д.), различныхсвойствах опорной поверхности. Обработка полученных результатов позволяетопределять оптимальные значения искомых параметров в законе формированияреактивного момента на рулевом колесе с использованием экспертных оценок.14ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ1. Создан и верифицирован метод разработки законов управленияэлектронагружателем рулевого колеса из состава системы рулевого управленияМКШ, включающий три этапа при проектировании цифровой системыуправления:- работа по схеме «Виртуальная система управления - Виртуальныйобъект»;- работа по схеме «Реальная система управления - Виртуальный объект»;- работа по схеме «Реальная система управления - Реальный объект».Указанныйинструментпроектированияобеспечиваетширокиевозможности, направленные на повышение качества функционирования исокращения сроков разработки цифровой системы управления:- формирование технических требований на вновь создаваемую илимодернизируемую систему управления;- отработка базовых законов управления, лежащих в основефункционирования бортовой системы управления;- отладка программной и аппаратной частей образца системы управления вотсутствии опытного образца объекта.2.
Создана имитационная математическая модель «реального времени»динамики криволинейного движения МКШ с колесной формулой 8х8 ивсеколесным рулевым управлением (ИММРВ МКШ), реализация которойосуществляется на языке программирования высокого уровня C++.3. Произведена верификация и подтверждена адекватность автономнойработы ИММРВ МКШ при точности реализации ε = 0,003 в относительномвыражении и минимальном шаге численного решения, равным 0,0035 с;определена область адекватной работы ИММРВ МКШ:- диапазон скоростей движения виртуального объекта МКШ с колеснойформулой 8х8: 10 – 110 км/ч;- диапазон значений максимального коэффициента взаимодействия колес сопорной поверхностью: 0,2 – 0,8;- допустимые режимы криволинейного движения виртуального объекта: допотери устойчивости по опрокидыванию (при значении коэффициентавзаимодействия колес с опорной поверхностью 0,8) и по заносу (при значениикоэффициента взаимодействия колес с опорной поверхностью 0,2).Установлено, что средние и максимальные значения относительныхпогрешностей при сравнении соответствующих параметров «эталонной»модели и модели «реального времени» не превышают заданных критериевадекватности в 2% и 5% соответственно.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
