Диссертация (1025300), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Реактивные шайбы жестко связаны сзолотниковым элементом распределителя, который, в свою очередь,соединен с рулевым колесом посредством рулевого вала. При возрастании22сопротивления повороту управляемого колеса увеличивается давлениерабочей жидкости в силовом гидроцилиндре и связанной с ним секциираспределителя, одной из составных частей которой является реактивнаяшайба.Повышенноедавлениевкамерераспределителяоказываетвоздействие на реактивную шайбу, за счет чего происходит формированиеприводимого к рулевому колесу момента сопротивления [19].Конструкциирулевыхмеханизмовирулевыхприводовсприменением электроусилителей во многом остаются схожими с системамирулевого управления без применения усилительных устройств [53].Следовательно, аналогичным образом осуществляется передача на рулевоеколесо моментов сопротивления повороту управляющих колес со стороныопорной поверхности.В системах гидрообъемного рулевого управления одним из основныхэлементов является насос-дозатор, жестко связанный с рулевым колесом,являющийся обратимой гидравлической машиной.

Ввиду своей обратимостимотор-насос способен не только осуществлять подачу рабочей жидкости вгидроцилиндры управления при повороте рулевого колеса, но и обеспечиватьвосприятие сопротивлений, передаваемых от силовых гидроцилиндров черезрабочую жидкость при повороте управляемых колес.

Данный фактсвидетельствует о том, что вследствие наличия жесткой связи мотор-насоса ирулевого колеса указанные сопротивления способствуют формированиюпротиводействующего момента на рулевом колесе при осуществлениирулевого управления [80].С целью обеспечения обратной связи на рулевом колесе в системахрулевого управления при отсутствии «жесткой» связи с управляемымиколесами в конструкцию необходимо вводить дополнительные системы,обеспечивающие требуемое реактивное сопротивление повороту рулевогоколеса [138]. Примером подобной системы является электронагружательрулевого колеса (ЭРК).23Основным элементом данного устройства является электромашина,обеспечивающаяреализациютребуемогореактивногомоментасопротивления на рулевом колесе.

Формирование управляющего воздействиядля электромашины осуществляется электронным блоком управления,входными сигналами для которого являются угол поворота рулевого колеса(и направление), скорость поворота, а также динамические параметры шасси.Помимо основной функции, автоматизированная система управленияпозволяет осуществлять непрерывную диагностику электропривода, чтоявляется одним из основных требований при разработке систем рулевогоуправления [132].Использование электронной системы управления в составе ЭРКпозволяет реализовывать адаптивную функцию: по входному сигналу,пропорциональному текущей скорости транспортного средства, и другимдинамическим параметрам объекта осуществляется регулирование жесткостирулевого управления посредством изменения режима управления шаговымдвигателем или амплитуды управляющих импульсов.Ввиду специфики функционального назначения электронагружателярулевого колеса разработка подобных систем, а также корректировкаисходных законов управления в настоящее время возможна только приналичии опытного образца объекта.

Данный факт, в свою очередь,значительноувеличиваетстоимостьисрокивыполненияопытно-конструкторских работ.Наиболее перспективным направлением разработки систем, подобныхЭРК, на сегодняшний день является применение на этапе проектированияопытного образца устройства имитационных математических моделей«реального времени» динамики колесной машины во взаимодействии сразрабатываемойматематическаяцифровоймодельсистемойдолжнауправленияобеспечивать[15].Указаннаявзаимодействиесуправляющим контроллером в режиме «реального времени», а такжевоспринимать воздействия от водителя-испытателя на рулевое колесо,24педали акселератора, тормоза и другие органы управления. Требования поработе модели в режиме «реального времени» вытекают из-за необходимостиорганизации взаимодействия с физической системой управления.Имитационное математическое моделирование, в том числе имоделирование в режиме «реального времени», предоставляет широкиевозможности как для разработки, так и для исследования объектов колеснойтехники [14, 124].

В настоящее время использование имитационногоматематического моделирования применительно к колесным машинампозволяет реализовывать:- взаимодействие с электронными бортовыми системами управления ипоследующую отладку указанных средств автоматизации в отсутствииопытного образца колесной техники;- отработку базовых законов функционирования, лежащих в основеработы бортовых систем управления;- создание человеко-машинного интерфейса для отработки первичныхнавыков управления на стенде-имитаторе колесной машины;- сбор статистических данных, получение которых при работе сфизическими объектами оказывается достаточно трудоемким с точки зрениявременных и материальных затрат;- выполнение виртуальных маневров на предельных скоростяхдвижения, осуществление которых в реальных условиях оказывается вдостаточной степени опасно для водителя-испытателя и опытного образцаколесной машины.1.2.

Понятие имитационного математического моделирования врежиме «реального времени»Процесс моделирования в режиме «реального времени» может бытьописан при помощи схемы, представленной на Рис. 1.2 [93].25Рис.1.2.Реализацияматематическоймоделиврежиме«реального времени»:Tj, Tj+1 - текущие значения «реального времени», с;T_st - временной шаг, с;tn...tm+1 - текущие значения модельного времени, с;t_stn . . .t_stm+1 - шаги численного интегрирования, с;t_del - длительность задержки при выполнениичисленного интегрирования, с;n . .

. m+1 - порядковые номера шагов численногоинтегрирования;j . . .j+1 - порядковые номера отсчетов «реальноговремени»С аналитической точки зрения условие соответствия имитационногомоделирования «реальному времени» может быть представлено в виде:m( T j +1 − T j ) = ∑ ( ti+1 − ti ) + t _ st m + t _ del ,i =nt n = T j ,t m + t _ st m = T j +1 .Следует отметить, что в общем случае t_stn ≠ t_stn+1 ≠ . . . ≠ t_stm+1.(1.1)26Из представленной на Рис. 1.2 схемы следует, что для обеспеченияработы в режиме «реального времени» при выполнении численногоинтегрирования имитационной модели втечение каждого временного шагадолжен быть осуществлен расчет определенного количества цикловмоделирования (шагов интегрирования) и реализована задержка длясинхронизации с «реальным временем».

Следует заметить, что за один шаг«реальноговремени»допустимовыполнениетолькоодногошагамоделирования с последующей задержкой. В данном случае можно говоритьо соответствии порядков временного шага и шага интегрирования, чтохарактерно,какправило,дляисследованияпереходныхпроцессовизучаемого объекта [36].Если представленное в (1.1) равенство не может быть выполнено, т. е.имеет место следующая система:mT−<(T)∑( ti+1 − ti ) + t _ stm , j +1ji =nt n = T j ,t m + t _ st m = T j +1,(1.2)то следует вывод, что реализация исследуемой модели в данном виде неможет быть осуществлена в «реальном времени». Для решения указаннойпроблемы следует изменить текущий численный метод интегрирования илииспользоватьболеебыстродействующуюаппаратнуюплатформумоделирования [121].Как правило, при выполнении имитационного моделирования в режиме«реального времени» шаг интегрирования является постоянной величиной(t_stn = t_stn+1 = .

. . = t_stm+1 = t_stconst), а его длительность определяетсяисходя из требуемой целями исследования точности [96]. В данном случаесистема (1.1) преобразуется к виду:27( T j +1 − T j ) = ( m − n + 1 ) ⋅ t_stconst + t_del,t n = T j ,t m + t _ st m = T j +1 .Моделированиесфиксированнымшагом(1.3)используетсяприисследовании поведения линейных систем, а также низкочастотныхдинамических процессов (как правило, с частотой изменения параметров неболее 100 Гц) [106].Использование фиксированного шага численного интегрирования приизучении нелинейных систем не представляется возможным [129, 146].Данный факт определяет требования по выбору численного методареализацииматематическоймоделинелинейнойсистемы:алгоритмфункционирования используемого метода должен обеспечивать измененияшага интегрирования.Как отмечалось выше, рассматриваемый подход к разработке системыэлектронагружателярулевогоколесапредполагаетпримененияимитационных математических моделей «реального времени» динамикиколесной машины.

Характеристики

Список файлов диссертации