Выбор рациональных параметров системы подрессоривания быстроходных гусеничных машин (1095018), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Из принятой области допустимых состояний СП, которое будет представлять собойфункцию дисперсий,,и,,,, математических ожиданий,, коэффициентов взаимной корреляции в совпадающие моменты времении, наконец от ограничительных условийr12, r13,,. Однако, эта за-,висимость оказывается чрезмерно громоздкой и неудобной для практическихрасчетов. Поэтому целесообразней расчеты вести по компьютерной программе, используя выражения (3.37), (3.38) и (3.48).Если же в качестве пространства качества выбрать двумерное пространство, а в качестве области допустимых состояний - прямоугольник сӧсторонамии, т.е.
грань. (см. рис. 3.7,а), то выражение(3.48) примет вид( )√∫[ ()()]∫[ (√)()]()()где(){()[()()]}125Рис. 3.7. Двумерное пространство качества СППосле интегрирования приходим к формуле(( )){[ (()()])[ ()({)]}[ ()([ (()())])()]}Здесь использованы обозначения:(√)( )– интеграл Лапласа, представленный в видеа( )√∫(Заметим, что имеют место неравенства())()()и т.д. Отсюда вытекает следующее неравенство для среднегочисла положительных пересечений границы :(( )[)()]()126Очевидно, что в правой части стоит сумма среднего числа пересеченийлинийи, т.е. сумма среднего числа выбросов процессаза пределы полосесли бы процессыии(рис.3.7,б).
Заметим, чтобыли не коррелированы, то выражение (3.53) мо-жет быть использовано для приближенной оценки среднего числа выбросовиз области допустимых состояний.Таким образом, правая часть неравенства (3.53) может быть использована для приближенной оценки среднего числа выбросов из области допустимых состояний.При определении среднего числа выбросов исследуемого процесса вединицу времени из рассматриваемой области качества СП по формулам(3.48) или (3.51) необходимо иметь значения коэффициентов взаимной корреляциислучайных процессови(i, k = 1, 2, 3; i≠к) в совпадающиемоменты времени.Если на вход динамической системы подан стационарный случайныйпроцесс, то коэффициент взаимной корреляции между двумя случайнымипроцессами на выходе системы может быть определен следующим выражением( )где( )и( )∫()( ) - соответственно взаимная корреляционная функция, ивзаимная плотность случайных процессови(i ≠ к).В соответствии с выводами теории стационарных случайных процессов[28] будем иметь(Здесь()() ( )) - передаточная функция процессасопряженная передаточная функция процесса((;)) - комплексно –( ) - спектральная плот-ность входного процесса .
Так как при исследованиях нас интересует дей-127( ), то при действительнойствительная часть комплексного выраженияфункции( ) выражение (3.55) можно представить в следующем виде( )[()()] ( )3.6. Выводы1. Принимая во внимание, что случайные колебания корпуса быстроходной ГМ рассматриваются как гармонические колебания, случайно модулированные по амплитуде и фазе, то для определения статистических коэффициентов линеаризации предложено определять эквивалентные коэффициенты гармонической линеаризации нелинейной системы сил, а затем усреднять эти коэффициенты по амплитуде и частоте.2.
Разработан метод эквивалентной статистической линеаризации, позволяющий проводить как количественные, так и качественные исследованиянелинейных СП с достоверной для практических целей степенью точности.3. Предложена общая схема оптимизации СП ГМ, заключающаяся:- в выборе пространства качества;- установлении области допустимых состояний динамической системы иее границ, соответствующих предельным состояниям;- приведении в соответствие каждому состоянию динамической системынекоторой кривой в пространстве;- установлении критерия качества.4. В качестве ограничений, определяющих область допустимых состояний проектируемой СП, обосновано принятие величины допустимых перегрузок, действующих на механика-водителя и величины полных относительных ходов крайних катков. Данный выбор пространства качества и областьдопустимых состояний сделан на основании физиологических, технических,эксплуатационных, экономических требований и существенно не однозначен.Одним из важнейших факторов, влияющих на выбор пространства качества,128является стремление к разумному компромиссу между степенью подробности при описании системы и относительной простотой вычислений.5.
За критерий качества СП ГМ взято среднее число выбросов в единицу времени случайного процесса из области допустимых состояний динамической системы «СП - корпус машины». Чем меньше критерий, тем выше качество СП. В большинстве практических задач возможно значительное отступление от оптимальных характеристик СП без существенного ухудшениясистемы с точки зрения принятого критерия.
Это характерное свойство теории оптимальных систем является положительным, т.к. позволяет конструктору после определения предельного, потенциального качества проектируемой системы в широких пределах варьировать ее структуру и параметры безсущественного отклонения от оптимума и тем самым удовлетворить многимдругим требованиям.1294. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯПЛАВНОСТИ ХОДА ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ С ПОЗИЦИЙСТАТИСТИЧЕСКОЙ ДИНАМИКИЦельюэкспериментальныхисследованийявляетсяопределениезначений вертикальных ускорений, действующих на механика-водителя ГМ,необходимых для оценки качества СП ГМ и подтверждение достоверности иобоснованности разработанной методики выбора рациональных параметровСП.Задачи экспериментальных исследований:- разработка программы проведения эксперимента;- разработка комплекта измерительной и регистрирующей аппаратуры,подготовка объекта экспериментального исследования;- разработка методики проведения эксперимента;-выполнениеэкспериментальныхисследованийпооценкебыстроходности ГМ;– обработка результатов эксперимента.4.1 .
Выбо р участка трассы для экспериментальной итеоретической оценки быстроходностигусеничной машиныВажнейшей характеристикой, определяющей эксплуатационные качества ГМ, является скорость ее движения как по наезженным дорогам, так ипо пересеченной местности.Скорость движения ГМ зависит от ее технических характеристик,внешних условий движения и квалификации механика-водителя. Можно допустить, что механик-водитель в каждый момент времени стремится управлять машиной так, чтобы добиться максимальной скорости. Однако, несмотря на важную роль опыта механика-водителя, в каждом конкретном случаесуществует верхняя не зависящая от его граница скорости, которая определя-130ется как внешними условиями, так техническими возможностями машины, втом числе и качеством СП. Эту скорость, являющуюся реальной скоростьюГМ в данных условиях при идеальном безошибочном управлении механиком-водителем, называют технической скоростью движения машины [29].Техническая средняя скорость движения в каждых конкретных условиях даетвозможность оценить потенциальные скоростные способности машины вданных условиях, а следовательно, и ее техническое совершенство, а припрочих равных условиях и качество СП.В рамках задач данной работы необходимо сопоставить теоретическиполученные данные по оценке качества СП ГМ с практическими исследования быстроходности машины.Известно, что для определения средней скорости движения ГМ наместности необходимо задать внешнее воздействие на машину в виде конкретных функциональных зависимостей параметров возмущений по пути, тоесть правильно выбрать мерный участок трассы и провести его статистическую обработку.
В этой связи, для описания возмущений со стороны опорнойповерхности (профиль трассы в вертикальной плоскости) необходимо рассмотреть способы представления реализаций случайных функций на основеимеющихся статистических данных.4.2. Вероятностные характеристик и микропрофиля путиКак известно, любой реальный профиль опорной поверхности можетбыть представлен зависимостью( ) где ,- соответственно верти-кальная и горизонтальная координаты неподвижной декартовой системы координат, связанной с опорной поверхностью дороги. Встреча различныхучастков местности и направлений движения носит случайный характер. Поэтому функцию профиля опорной поверхности необходимо рассматриватькак реализацию случайной функции [5, 37, 109].131Микропрофиль участка местности может быть определен различнымиспособами:- непосредственно измерен с помощью рулетки и линейки;- определен по записи перемещения катка при проезде машины по мерному участку;- отсканирован с использованием доплеровских датчиков и лазерныхдальномеров.В данной работе будет использован первый способ, как наиболее простой и исключающий технические ошибки.Существует два подхода в использовании вероятностных характеристик микропрофиля пути.Первый представляет профиль пути в виде непрерывного случайногопроцесса изменения ординат (рис.
4.1) с известной спектральной плотностьюраспределения дисперсий или корреляционной функцией. При этом полагается, что случайный процесс изменения ординат по пути в рассматриваемыхусловиях является гауссовским, стационарным, эргодическим и центрированным [11].Рис. 4.1. Представление профиля пути в виде непрерывного случайногопроцесса изменения ординат z(x)Второй подход дает статистику по трассам в виде функций распределения длин( ) и высот (размахов)неровностей (рис.
4.2).Для использования в математической модели СП ГМ удобней первыйвариант представления микропрофиля пути [109].132Рис 4.2. Представление профиля пути в виде распределения длин aи высот (размахов) h неровностейСлучайные функции высот неровностей и поперечного уклона профиляможно считать стационарными, центрированными и нормально распределенными [105]. При этом полагается, чтоинекоррелированные случайныевеличины. Принятые положения позволяют сделать вывод о том, что дляописания профиля дорог (трасс) в вертикальной плоскости достаточно знатькорреляционные функции высот неровностей и поперечного уклона.По данным работы [122] трассы ГМ по характеру опорной поверхностиможно разделить на восемь категорий:1. Автомобильные дороги с твердым покрытием (бетонные, асфальтовые, булыжные и гравийные);2.
Грунтовые сухие профилированные дороги;3. Грунтовые сухие непрофилированные дороги;4. Грязные грунтовые дороги;5. Сухие стерня, луговина, слежавшаяся пахота;6. Снежная целина, сухой песок, болото;7. Танковые трассы с твердым сухим грунтом;8. Разбитые танковые трассы.В табл. 4.1 приведены характеристики трех типов реально существующих и используемых трасс суточных маршей танковых колонн в трех географических зонах с различной степенью «тяжести» дорожных условий[122]. На различных трассах режимы движения ГМ могут существенно различаться. Это вызвано в основном различным распределением характерныхучастков внутри каждой трассы.133Таблица 4.1Распределение характерных участков трасс на маршахХарактер марша(степеньтяжести)ЛегкийСреднийТяжелыйГеографическаязона маршаСтепнаяЛесостепнаяЛеснаяОтносительная протяженность характерныхучастков (категорий трасс), %1234567820254842115303751031101545658101Профиль трасс различных категорий отличается.
Однако, по виду воздействия на машину можно условно выделить трассы с практически одинаковым (категории 1, 2, 7, 8) и произвольным (категории 3, 4, 5, 6) профилемопорной поверхности под левой и правой гусеницами. Естественно, что способ описания, статистические характеристики в этом случае будут различными. Так, для задания трасс с симметричным профилем, полагая гауссовское распределение ординат профиля, достаточно знать корреляционнуюфункцию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
