Диссертация (1025300), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Для решения данной проблемыиспользуется следующий подход: в исходной системе дифференциальныхуравнений осуществляется переход от использования боковых реакций киспользованию жесткости к боковому скольжению колес, равной отношениюбоковойреакциикуглускольженияколеса.Используяданноепреобразование, система дифференциальных уравнений становится линейнойвлокальнойобласти.Далееопределяетсярядобластей(режимовмоделирования), в которых зависимость боковой силы от углов скольжениядопустимо заменить линейной функцией, т.
е. считать значение жесткости кбоковому скольжению постоянным.Подобным образом формируется набор локальных моделей динамики,линейных в своих областях. Объединение полученных моделей в общуюмодель динамики транспортного средства осуществляется с применениемправил (термов) нечеткой логики, в которых в качестве условий выступаюттекущие режимы моделирования (в частности, величины боковых ускоренияцентра масс автомобиля), а следствиями являются характерные для данногорежима значения жесткости к боковому скольжению колес передней и заднейоси. Переход от одного режима моделирования к другому осуществляется всоответствии с определенными функциями принадлежности и заданнымивесовыми коэффициентами.
Авторы исследования отмечают, что общая44динамическая модель должна также учитывать изменение коэффициентасцепления колес с опорной поверхностью.Переход от «непрерывного» моделирования к моделированию врежиме «реального времени» осуществляется с применением алгоритмафильтрации Калмана, что позволяет сохранять работоспособность моделипри неполных или зашумленных данных.Полученная представленным образом имитационная математическаямодельдинамикитранспортногосредства«реальноговремени»верифицируется путем сравнения с результатами натурного эксперимента, вкотором в качестве опытного образца применяется электромобиль NissanMarch K11.
Исследователи отмечают высокую степень соответствиеразрабатываемой модели физическому объекту.На заключительной стадии исследования математическая модельдинамики автомобиля с электрической трансмиссией используется дляотработки закона реализации «прямого» момента рыскания, осуществляетсяподбор соответствующих коэффициентов для обеспечения корректности иустойчивости функционирования системы курсовой стабилизации.
В данномслучае речь идет о виртуальном контроллере стабилизации, являющимсяосновой для разработки опытного образца электронной системы управления.Представленная работа в достаточной степени отражает процесспринятия упрощений и допущений при переходе от «непрерывного»моделированиякмоделированиюврежиме«реальноговремени»,непосредственно алгоритм перехода к «дискретному» моделированию, атакже подчеркивает широкие возможности применения моделей «реальноговремени» при разработке бортовых управляющих систем.Для реализации возможностей моделей «реального времени» повзаимодействию с физическими системами управления КМ в дискретноймодели должен быть реализован соответствующий интерфейс, применениекоторого позволит осуществлять обмен текущими значениями параметров сконтроллером бортовой управляющей системы.
Перечень передаваемых45параметров определяется исходя из функционала исследуемой системыуправления.В работе [147] представлена разработка моделей автомобилей,оснащенныхэлектроннойсистемойстабилизации.Функционированиерассматриваемых моделей осуществляется в режиме «реального времени».Дляверификацииразрабатываемыхмоделейвходеисследованиявыполняются типовые маневры на реальных автомобилях, оснащенныхэлектронными системами стабилизации.Авторы исследования отмечают, что одним из основных вопросов присоздании соответствующих моделей являлась интеграция виртуальнойсистемы стабилизации, функционирование которой осуществляется в режиме«реального времени» и параметры работы которой эквивалентны параметрамдействующей бортовой системы стабилизации, непосредственно в модели«реального времени» исследуемых транспортных средств.
В данном случаенеобходимо корректно определить вектора входных и выходных переменныхс точки зрения как модели электронной системы стабилизации, так и с точкизрения модели автомобиля.Разработка«автомобильных»моделей«реальноговремени»осуществляется в специализированной среде моделирования NADS (NationalAdvanced Driving Simulator), причем для генерации модели достаточно задатьпараметрыисследуемоготранспортногосредства(массогабаритныепоказатели, динамические характеристики, тип системы подрессориванияи т. д.), а соответствующий исполняемый файл получается в результатекомпиляции из библиотек среды разработки с введенными значениями.Полученный файл модели транспортного средства, включающий имодель системы стабилизации,тренажера-симулятора.Данныйявляется исходным файлом для работытренажерпредоставляетводителюуправление виртуальным автомобилем посредством рулевого колеса,педалей акселератора и тормоза, а также рычага переключения передач иорганов управления узлами трансмиссии.46Реализация модели транспортного средства в режиме «реальноговремени» обеспечивает возможность применения подобной модели дляпроверки функционирования контроллера бортовой системы управления (вданном случае виртуального).
В этой связи одной из основных задач припостроении рассматриваемых моделей являлось обеспечение соответствияшага интегрирования частоте основного цикла управляющей программыконтроллерасистемыстабилизации(величинашагачисленногоинтегрирования составляла 1/960 с, частота основного цикла управляющейпрограммы контроллера составляет 960 Гц).По результатам верификации исследуемых моделей установленастепеньсоответствияреальномуобъекту,достаточномудляцелейисследования.
Представленные модели «реального времени» автомобилей среализованной системой стабилизации могут быть использованы дляполучения эмпирических данных о работе системы стабилизации приразличных управляющих воздействиях водителя в ходе работы на тренажересимуляторе.Имитационное математическое моделирование активно применяетсяпри разработке и исследовании перспективных автоматизированных системрулевогоуправления.Внастоящеевремявопросы,связанныесособенностями функционирования рулевых систем в отсутствии «жесткой»связи рулевого и управляемого колес, нашли наибольшее отражение взарубежных исследованиях.В работе [143] представлен обзор первого серийного автомобиля суправлением типа «steering-by-wire» - рулевое управление без жесткоймеханической связи рулевого и управляемых колес.
Данным транспортнымсредством является автомобиль марки Infinity Q50, выпускаемый концерномNissan. Авторы исследования подчеркивают, что наибольшее внимание всистеме управление «steering-by-wire» уделяется надежности. Системапостроена по принципу многоуровневого резервирования, при котором триодинаковых блока управления осуществляют регулярный мониторинг друг47друга и в случае отказа хотя бы одного из узлов жесткая связь междууправляющимиирулевымколесомбудетвосстановленазасчетиспользования специализированной кулачковой муфты.Приштатномфункционированииповоротуправляемыхколесосуществляется исполнительными шаговыми электродвигателями. Системауправленияисполнительнымиповоротнымиэлектродвигателямиосуществляет считывание текущего положения рулевого колеса и скороститранспортногосредства.Совместноефункционированиеуправления«steering-by-wire» с системой курсовой устойчивости автомобиля позволяетдостичь высокого уровня безопасности движения.Авторы статьи отмечают, что с точки зрения водителя управлениеавтомобилем осталось практически неизменным, помимо психологическоговосприятия рассматриваемого принципа «steering-by-wire».
Система рулевогоуправленияобеспечиваетоценкутекущегосопротивленияповоротууправляемых колес, поскольку при использовании в качестве приводныхустройствэлектродвигателейзначительныхтехническихрешениеданнойсложностей.Взадачисоставневызываетрассматриваемойэлектронной системы рулевого управления входит еще одна электромашина,выполняющая функции нагружателя рулевого колеса.
Реализация моментасопротивления в данном случае выполняется с высокой точностью, чтообеспечивает сохранение характерного «чувства дороги» при управленииавтомобилем.В исследовании [102] рассматривается одна из перспективных насегодняшний день технологий построения систем рулевого управления, прикоторой осуществляется разрыв механической связи между рулевым иуправляемыми колесами. Основными преимуществами данной технологииявляются:- возможность адаптивного регулирования в широком диапазонерулевого передаточного отношения;48- реализация требуемого момента сопротивления на рулевом колесе дляобеспечения «чувства дороги»;- высокая точность регулирования углового положения управляемыхколес;-отсутствиенеобходимостиразмещениярулевогоколесавдостаточной близости к управляемым колесам.В исследовании отмечается, что для используемых в настоящее времямеханическихсистемрулевогоуправленияхарактерназначительнаянелинейность основных параметров при изменении скорости движения, углаповорота рулевого колеса и свойств опорной поверхности.
Данный факттребует повышенного внимания от водителей при управлении транспортнымсредством и создает дополнительную психологическую нагрузку.Описываемая технология рулевого управления обеспечивает высокуюточность при повороте управляемых колес, не создает избыточных усилий наповорот управляемых колес, обеспечивает передачу обратной связи нарулевое колесо и компенсирует удары и другие негативные воздействия состороны опорной поверхности на рулевые колеса. Механические связи вданном случае заменяются датчиковой аппаратурой, системой управления иисполнительными механизмами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
