Диссертация (1025300), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Упрощение конструкции рулевой колонки,помимо улучшения массовых характеристик, способствует снижениювероятноститравмированияОтмечается,чтоэлектроннымивоводителявзаимодействиисистемамиприслобовомстолкновении.действующими«steering-by-wire»-управлениебортовымиспособствуетповышению активной безопасности. Технология рулевого управления «попроводам» является частью общего направления развития «drive-by-wire», всоответствии с которым осуществляется полный отказ от механическихсвязей между органами управления водителя и системами транспортногосредства.За основу анализа в рассматриваемой работе взята система рулевогоуправления с одним исполнительным электроприводом, осуществляющим49поворот управляемых колес с использованием рулевого механизма типа«шестерня-рейка».Исследование [132] представляет во внимание систему рулевогоуправления в отсутствии механической связи с возможностью регулированияугла схождения управляемых колес.В данной работе выделяются три типа электронных систем рулевогоуправления.
К первому типу относятся системы, в которых сохраняетсямеханическая связь рулевого и управляемых колес, а управляющим сигналомявляется разность углов поворота вала рулевого колеса и вала рулевогомеханизма, который соединен с рулевым валом посредством торсиона. Вданном случае отсутствует возможность реализации реакции сопротивленияна рулевом колесе.Ко второму типу электронных рулевых систем относятся системы, вкоторых жесткая механическая связь между рулевым и управляемымиколесами отсутствует при нормальной работе управляющего контроллера.
Вслучаевозникновениянештатнойситуациимеханическаясвязьвосстанавливается за счет применения специальной муфты. В составподобных систем входят средства, позволяющие регулировать реакциюсопротивления на рулевом колесе.К третьему типу рассматриваемых систем относятся системы вотсутствии резервных средств, описанных выше. Преимуществом подобныхсистем является возможность ухода от традиционной формы органа рулевогоуправления – рулевого колеса с применением других конструктивныхвариантов(например,джостик).Всвоюочередь,кэлектроннымсоставляющим подобных систем предъявляются высокие требования понадежности и безотказности.В исследовании используется электронная рулевая система третьеготипа, в которой требования по надежности выполняются за счетиспользования в составе двух исполнительных электродвигателей, один изкоторых отвечает за поворот управляемых колес (основной привод), а другой50– за регулирование угла схождения (вспомогательный привод). При этом вслучае отказа основного привода управление автомобилем сохраняется засчетвспомогательногоприводаисоответствующегоисполнениякинематических связей в рулевом механизме.В состав формирователя реактивной силы на рулевом колесе входитдатчик углового положения рулевого колеса, непосредственно нагружающаяэлектромашина,редукторидемпферкрутящегомомента.Данноеконструктивное исполнение позволяет значительно уменьшить габаритырулевой колонки и снизить массу данного узла.В ходе исследования влияния угла схождения колес на динамическиепараметры автомобиля проводились как натурные эксперименты на опытномобразце,оснащенномсоответствующейсистемойуправленияиисполнительными приводами, так и вычислительные эксперименты с цельюсокращения времени проведения исследования.
При проведении натурныхэкспериментов выявлена зависимость в изменении соотношения поперечныхреакций на управляемых колесах при различных углах их схождения.Вычислительные эксперименты позволили выявить оптимальные значенияугла схождения в зависимости от текущей скорости движения автомобиля сточки зрения уменьшения скольжения и потери управляемости, а такжеустановить, что активная коррекция угла схождения позволяет предотвратитьпотерю сцепления управляемых колес с опорной поверхностью и, тем самым,сохранить управляемость.Вычислительные эксперименты осуществлялись с использованиемимитационной математической модели, разработанной и верифицированнойранее, в которой выполнены необходимые упрощения с точки зрения задачисследования. Данный факт свидетельствует о возможности использованияматематических моделей динамики для отработки и исследования базовыхзаконов управления, лежащих в основе функционирования электронныхбортовых систем.51Статья [133] описывает современные тенденции в автомобилестроении,связанные с переходом к управлению типа «drive-by-wire» - управление вотсутствии механических, гидравлических или пневматических связей междуорганами управления водителя и исполнительными механизмами.
В работерассматриваются следующие типы проводного управления: «steer-by-wire»,«brake-by-wire»,Описанные«throttle-by-wire».принципыуправленияизначально были применены в авиации, а с развитием электроннойкомпонентной базы получили широкое распространение и в автомобильнойпромышленности.Касательнорулевогоуправленияавторыотмечают,чторассматриваемые системы пришли на смену механическому рулевомууправлению с гидравлическими усилителями и имеют неоспоримыепреимущества перед последними: отсутствие утечек и потерь рабочейжидкости, негативновлияющихна окружающую среду, отсутствиепостоянного отбора мощности на насос (электропривода включаются вработу только в процессе изменения углового положения рулевого колеса),возможность свободной компоновки рулевого колеса в салоне автомобиля(как с левой, так и с правой стороны).Изначально система «steer-by-wire» применялась для управлениязадними колесами автомобилей с традиционными рулевыми схемами приналичиижесткойсвязирулевогоиуправляемыхпереднихколес.Впоследствии данный принцип были использованы для реализации рулевыхсистем, у которых указанная жесткая механическая связь отсутствует.Авторы исследования отмечают, что для рассматриваемых рулевых системнеотъемлемой составной частью становится имитатор нагрузки на рулевомколесе, корректная работа которого позволяет значительно повыситьинформативность и удобство управления, а также снизить психологические ифизические нагрузки.В исследовании отмечено, что представленные принципы построениябортовых систем автомобиля предоставляют широкие возможности к52реализации беспилотных или дистанционно-управляемых автомобилей,присутствие водителя в которых не является необходимостью.Авторы статьи подчеркивают, что корректность и надежность работырассматриваемых систем управления во много определяется методикамиразработки и проверки управляющих программ контроллеров.
Одним извозможныхвариантоврешенияпредставленнойпроблемыявляетсяприменение имитационных математических моделей «реального времени»динамики транспортных средств на этапах разработки опытных образцовсистем управления и их отладки.Работа[146]описываетпостроениемоделирулевойсистемытранспортного средства с передними управляемыми колесами, которые несвязаны механически с рулевым колесом. В данном случае основноевнимание уделяется не составу электронной рулевой системы, как этоделалось в представленных выше исследованиях, а отработке базовыхзаконов автоматизированного управления приводом поворота управляемыхколес с целью обеспечения высокой степени стабильность и предсказуемостиуправления.Отдельно разрабатываются модели водителя, модель рулевого колеса, вописании которой в качестве момента сопротивления повороту рулевогоколесапредставленэлектронагружатель,модельавтоматизированнойсистемы привода управляемых колес и модель динамики автомобиля дляпроведения виртуальных заездов.
Разработка модели динамики автомобиляпроизводилась на основе полноценной модели динамики транспортногосредства, в которой были проведены следующие упрощения с точки зренияцелей исследования: автомобиль рассматривался в качестве системы с двумястепенями свободы, выходными параметрами моделирования являлисьугловая скорость вращения вокруг вертикальной оси (скорость рыскания) иугол поперечного скольжения.Контроллер управления поворотом рулевых колес реализован наоснове ПИД-регулятора с использованием нечеткой логики при расчете53коэффициентов пропорционального, интегрального и дифференциальногозвена. В качестве соответствующих функций принадлежности применяютсяфункции Z-типа, S-типа и треугольного типа.Моделирование осуществлялось в режиме «непрерывного» времени всреде Simulink из состава пакета математического моделирования MatlabTM.Пословамисследователей,предложенныйподходкреализацииуправляющего контроллера совместно с корректной настройкой нечеткогорегулятора позволили достичь сокращения времени отклика системы навнешнее возмущение, уменьшить амплитудные значения скорости рысканияи угла поперечного скольжения, повысить стабильность управления.1.4.Порядокразработкисистемыуправленияэлектронагружателем рулевого колеса с применением имитационнойматематической модели «реального времени» динамики колесноймашиныВ соответствии с представленной информацией совершенствованиетребованийпоуправляемостииповоротливостиколесныхмашинспособствует применению в качестве систем управления криволинейнымдвижением рулевых систем со всеколесным управлением, обеспечивающихразличные законы поворота управляемых колес в зависимости от текущихпараметров движения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
