Диссертация (1025326), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Для рассматриваемого автопоезда диапазонизменения kN составляет от 0,502 до 0,587. График изменения kN для автопоездаполной массы в различных случаях движения представлен на Рис. 4.4.Рис. 4.4. Значения kN для различных случаев: 1 – в статике; 2 – разгон с местана горизонтальной дороге; 3 – движение на подъем 15°; 4 – движение наподъем 30°Подключение и степень задействования ТЭД полуприцепа регулируеткоэффициент использования мощности (hпр), который изменяется от 0(двигатель отключен) до 1 (работа по внешней характеристике).
Изменение hпрв зависимости от kN представлено на Рис. 4.5.Рис. 4.5. Зависимость коэффициента использования мощности (hпр)откоэффициента отбора мощности (kN)117Однако в реальных условиях движения условия распределения мощностимежду звеньями пропорционально нормальным нагрузкам недостаточно дляобеспечения максимально эффективного движения автопоезда. Это связано стем, что условия движения каждого из колес индивидуальны, и для полученияполной информации об условиях движения автопоезда системе управлениянеобходимы дополнительные данные. К ним относятся:• степень нажатия на педаль газа;• продольное ускорение;• скорость движения;• степень буксования колес тягача.Эти данные используются в алгоритмах работы систем активнойбезопасности, однако практика эксплуатации подобных систем показала, чтоих применение в качестве источников первичной информации существенноусложняет и удорожает системы управления.
В [25] предложено использоватьболее высокоинформативные источники первичной информации, чемкинематические параметры колес и движения масс автомобиля. Дляавтопоезда таким источником информации являются силовые факторы в узлесвязи между звеньями. В качестве объекта для реализации первичного датчикавыступаетшквореньопорно-сцепногоустройства(ОСУ).Приэтомиспользуется эффект упругой деформации шкворня относительно осикрепления при возникающих реакциях сил между тягачом и прицепом приразличных режимах движения [91]. Устройство первичного датчикапоясняется на Рис.
4.6. Шкворень 2 имеет крепление в недеформируемой базе3. Центральный палец 1 измерительного устройства также имеет креплениеотносительно недеформируемой базы 3. Между 1 и 2 есть зазор, величинакоторого равна максимально возможной деформации пальца 2. В верхней,торцевой, части центрального пальца 1 взаимоперпендикулярно установленычетыре излучателя 4.
На четырех сегментах электронных модулей 6,закрепленных неподвижно на плоскости верхней торцевой зоны пальца 2,размещено восемь приемников 5. Приемники 5 установлены попарно с двухсторон относительно излучателей с нормированной величиной зазора.118абРис. 4.6. Датчик измерения сил в шкворне опорно-сцепного устройства:а – схема датчика; б – принцип измерения силТаким образом, при возникающей реакции сил между базой 3 и пальцем2 происходит упругая деформация последнего относительно центральногопальца 1, которая приводит к изменению нормированных зазоров ΔX и ΔYмежду измерителями 4 и приемниками 5 устройства измерения.
Формируемыеприемниками сигналы позволяют вычислить составляющие силы Pkr иопределить ее вектор. Изменение электрического сигнала в зависимости отдеформации шкворня представлено на Рис. 4.7.Рис. 4.7. Изменение электрического сигнала в зависимости от деформациишкворня1194.2.Закон распределения мощности между звеньямипропорционально силовым факторам в ОСУДля работы алгоритма управления необходимо определить границырегулирования.Источникомпервичнойинформациидляалгоритмауправления служит величина и направление вектора силы в сцепномустройстве.
Во избежание «набегания» полуприцепа на тягач принято, что этасила всегда должна быть положительна. При движении активного автопоездапо дорогам с усовершенствованным покрытием или с частичной загрузкойнеобходимая сила тяги значительно уменьшается, и для экономии топливапривод полуприцепа целесообразно отключать. В связи с этим, необходимоопределить значениесилыв сцепном устройстве, которому будетсоответствовать порог отключения привода полуприцепа. Для этогопроизведены тестовые заезды автопоезда полной массы при пассивном иактивном приводе колес полуприцепа.
Методика состоит в следующем:Автопоезд разгонялся на ровной горизонтальной опорной поверхности домаксимальной скорости. В ходе заезда измерялась продольная составляющаясилы в ОСУ (Pкрx). Результаты представлены на Рис. 4.8.Рис. 4.8. Изменение силы на крюке при разгоне автопоезда полной массы домаксимальной скорости: 1 – пассивный; 2 – активный120Порог отключения привода выбран при минимальной силе (10 кН),необходимой для буксирования прицепа полной массы по ровнойгоризонтальной дороге (коэффициент сцепления φx100% = 0,6, коэффициентсопротивления качению f0 = 0,015). Полная мощность АСУ используется приувеличении крюковой нагрузки до 50 кН, что для рассматриваемогоавтопоезда соответствует установившемуся движению на подъем с уклоном5% (2,87°). Максимальная скорость пассивного автопоезда при этомснижается до 6,53 м/с, что в три раза меньше его максимальной скорости нагоризонтальной опорной поверхности (20,07 м/с).После определения диапазона, в котором необходимо осуществлятьуправление степенью использования мощности ТЭД, необходимо выбратьзакон изменения hпр.
Рассмотрены три варианта управления приводом колесполуприцепа в заданном диапазоне (Рис. 4.9). В первом варианте изменениемощности происходит по линейному закону, во втором и третьем – поэкспоненциальному:hпр= a ⋅ e− b / Pкр,(4.2)где a и b – коэффициенты, определяющие вид кривой (для кривой 2 a = 1,57;b = 19,58; для кривой 3 a = 13,7; b = 144,6).Рис. 4.9.
Степень использования мощности ТЭД полуприцепа в зависимостиот силовых факторов в сцепном устройстве: 1 – линейный закон;2 – положительная экспонента; 3 – отрицательная экспонента121Закон управления приводом активного полуприцепа по значениюпродольной составляющей силы в ОСУ (Pкрx):1) если значение Pкрx ≤ 10 кН, то привод отключен (hпр = 0);2) если значение Pкрx ≥ 50кН, то привод задействован полностью (hпр = 1);3) если значение Pкрx лежит в диапазоне от 10 до 50 кН, то степеньиспользования мощности ТЭД полуприцепа определяется значением hпр(Рис. 4.9).Необходимопровестирядвычислительныхэкспериментов,порезультатам которых можно определить, какой из представленных вариантовуправления приводом обеспечивает наиболее эффективное движениеавтопоезда.Произведены тестовые заезды автопоезда при различных вариантахпривода колес полуприцепа: пассивный режим и три случая регулируемогопривода.
Моделировалось движение на подъем 12° (при φx100% = 0.6) и 2°(приφx100% = 0.1). Результаты представлены на Рис. 4.10.абРис. 4.10. Изменение скорости автопоезда при движении на подъем 12° (а) ина подъем 2° (б) при различных законах управления: 1 – линейный;2 – положительная экспонента; 3 – отрицательная экспонентаНа участках подъема с высоким коэффициентом сцепления (Рис. 4.10, а)использование подключаемого привода позволяет существенно повыситьскорость движения автопоезда, а при подъеме на опорном основании с низким122коэффициентом сцепления (Рис. 4.10, б) значительно уменьшается времяразгона до максимальной скорости.
Однако при движении на опорныхповерхностях с переменным коэффициентом сцепления закон распределениямощности пропорционально силе в ОСУ не позволяет достичь высокихрезультатов. Для примера, на Рис. 4.11 – 4.12 представлены результаты заездана подъем 15° с высоким коэффициентом сцепления (φx100% = 0,6), которыйчерез 10 метров сменяется на низкий (φx100% = 0,1). При наезде тягача научасток с низким коэффициентом сцепления его колеса последовательноначинают буксовать (Рис.
4.11). Уменьшается суммарная сила тяги, асоответственно и сила в ОСУ (Рис. 4.12, а). Пропорционально уменьшению Pкрxснижается hпр (Рис. 4.12, б), и в результате автопоезд теряет подвижность.Рис. 4.11. Буксование колес тягачааРис.4.12. Изменение Pкрx (а) и hпр (б)б123В связи с этим закон распределения мощности был подвергнутдоработке. Введен дополнительный входной параметр – Δωотн, показывающийотносительную разницу между средней угловой скоростью колес тягача иполуприцепа:ωср пр − ωср т,∆ωотн =ωср т(4.3)где ωср т – средняя угловая скорость колес тягача:8( ωср т = ∑ ωi 8 ),i=1ωср пр – средняя угловая скорость колес полуприцепа:14( ωср т = ∑ ωi 6 ).i=9Кроме того, используется не абсолютное значение продольнойсоставляющей силы в ОСУ, а относительное, определяемое по следующейзависимости:Pкрx − PкрxП,∆Pкрx =Pкрx(4.4)где PкрxП – пороговое значение силы в сцепном устройстве.В качестве порогового значения силы в сцепном устройстве принятасила, необходимая для буксирования прицепа полной массы по ровнойгоризонтальной дороге (коэффициент сцепления φx100% = 0,6, коэффициентсопротивления качению f0 = 0,015).Предложенный закон управления распределением мощности основан наиспользовании «Fuzzy Logic» (нечёткой логики) [79].
К преимуществамсистем нечеткой логики относятся возможность оперировать динамическиизменяющимися входными данными, а также данными, определяемыми вовремени непрерывно и нечетко одновременно; возможность нечеткойформализации критериев оценки; возможность быстрого моделированиясложных динамических систем с заданной степенью точности [16].124Для входных (ΔPкрx и Δωотн) и выходной (hпр) величин были составленыфункции принадлежности сигналов (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
