авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Технология создания и доводки алгоритмов адаптивного управления демпфированием в подвеске колёсных машин в особых условиях движения

На правах рукописи

Мирошниченко Дмитрий Александрович ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ И ДОВОДКИ АЛГОРИТМОВ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЕМПФИРОВАНИЕМ В ПОДВЕСКЕ КОЛЁСНЫХ МАШИН В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ ДВИЖЕНИЯ 05.05.03 – Колёсные и гусеничные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград – 2012

Работа выполнена на кафедре "Высшая математика"в Волгоградском государственном техническом университете.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Горобцов Александр Сергеевич

Официальные оппоненты: Тольский Владимир Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, Московский автомобильно-дорожный государсвенный технический универ ситет (МАДИ), профессор кафедры "Техносферная без опасность";

Чернышов Константин Владимирович, кандидат технических наук, доцент, Волгоградский государственный техни ческий университет, доцент кафедры "Техническая эксплуа тация и ремонт автомобилей".

Ведущее предприятие Московский государственный инду стриальный университет (ФГБОУ ВПО «МГИУ»), г. Москва.

Защита состоится 28 сентября 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссер тационного совета Д 212.028.03 при Волгоградском государственном тех ническом университете, расположенном по адресу: 400005, г. Волгоград, пр.Ленина, д. 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского госуд раственного технического университета.

Автореферат разослан « » 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Ожогин Виктор Александрович.

Общая характеристика работы

Актуальность работы Повышение плавности хода и защита от вибраций является актуаль ной проблемой транспортного машиностроения. Рост скоростей, увеличе ние максимальной грузоподъёмности и мобильности транспортных средств, увеличение времени работы водителей, зачастую неудовлетворительное со стояние дорог обуславливают необходимость совершенствования виброза щитных систем и внедрение новых технических решений.

Одним из путей решения проблемы снижения затрат и уменьшения времени для разработки новых ТС и систем управления является исполь зование имитационного компьютерного моделирования. При этом исполь зование специального программного обеспечения для построения матема тических моделей с управляющими контурами позволяет сократить время разработки как на этапе создания математических моделей так и на этапе внедрения алгоритмов управления в микропроцессорный блок управляю щей системы автомобиля.

Проведённый анализ алгоритмов управления параметрами подвески показал, что они имеют сложную структуру и для их реализации необхо димы сложные системы управления. Создание и отладка таких управля ющих систем является сложной и ресурсоёмкой задачей. Математическое моделирование всей системы с управляющими контурами и управляющими блоками позволяет существенно сократить экономические издержки как на этапе проектирования, так и на этапе испытаний и отладки. Также оно поз воляет вести дальнейшие исследования без создания опытных образцов.

Цель диссертационной работы состоит в разработке метода создания и доводки алгоритмов адаптивного управления демпфированием в подвеске колёсных машин в различных условиях движения на основе комплексной математической модели ТС, допускающей перенос программы управления на бортовой микропроцессор автомобиля с минимальными изменениями для повышения эффективности работы подвески колёсной машины и уско рения её цикла разработки.

Для достижения поставленной цели в работе были поставлены и ре шены следующие задачи:

1. проведён анализ современных систем управления подвеской автомо биля и методов их проектирования;

2. разработана пространственная математическая модель автомобиля с учётом управляющих контуров, включающая в себя программу управ ления демпфированием подвески, позволяющая выполнить анализ и доводку алгоритма управления системы гашения колебаний;

3. определены рациональные параметры демпфирования и упругих свойств подвески при движении ТС в различных условиях движения;

4. сформулированы критерии алгоритма переключения демпфирования в амортизаторах подвески колёсных машин в зависимости от типа микропрофиля и режима движения (прямолинейное движение, раз гон, торможение, поворот);

5. проведена идентификация созданной модели АТС по результатам экс периментальных данных;

Научная новизна:

1. обоснован метод отладки и доводки управляющих программ подвес кой колёсной машины на математической модели, позволяющий с минимальными изменениями переносить программу в микропроцес сорный блок управления реального объекта;

2. разработана и отлажена оригинальная пространственная многомас совая модель АТС колёсной машины, с учётом кинематики работы подвески и различных упругих соединений, которая позволяет по лучить адекватные результаты нагружения и ускорений различных элементов конструкции АТС;

3. впервые предложен многокритериальный алгоритм адаптивного управ ления демпфированием подвески автомобиля и доказана его эффек тивность при выборе рациональных параметров управления.

Практическая значимость. Разработанный метод отладки алгорит ма управления демпфирующими свойствами элементов подвески колёсной машины позволяет сократить сроки проектирования и доводочных испы таний. Разработанная математическая модель является универсальной и позволяет исследовать свойства ГПР различных конструкций. Математиче ская модель отличается учётом управляющих контуров и управляющих мо дулей, которые позволяют запрограммировать алгоритм управления демп фирующими свойствами ГПР с учётом переноса в микропроцессорный блок управления. Научные положения диссертации обоснованы и подтверждены идентификацией математической модели с экпирементальными данными.



Результаты, изложенные в диссертации, могут быть использованы для:

1. усовершенствования работы алгоритма управления подвеской автомо биля с использованием разработанной математической модели;

2. разработки и внедрения новых алгоритмов управления подвеской АТС на основе разработанной математической модели;

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в ОАО "ВМК "ВгТЗ".

Апробация работы Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на:

1. XIV региональной конференции молодых исследователей Волгоград ской области (Волгоград, ноябрь 2009 г.);

2. научном семинаре "Компьтерное моделирование в железнодорожном транспорте: вопросы динамики, прочности и износа"(Брянск, февраль 2009 г.);

3. первой объединённой международной конференция IMSD 2010 (Лап пеенранта, Финляндия, 25-27 мая, 2010 г.);

4. 48-ой научной конференции (ВолгГТУ, Волгоград, 31 января - 4 фев раля 2011 г.);

5. 49-ой научной конференции (ВолгГТУ, Волгоград, 30 января - 3 фев раля 2012 г.).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 7 печатных работах, из них 3 статьи во входящих в "Перечень российских рецензи руемых научных журналов рекомендованных ВАК, 2 статьи в сборниках трудов конференций и тезисы 2 докладов.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, глав, заключения и библиографии. Общий объем диссертации 114 страниц, из них 80 страниц текста, включая 30 рисунков. Библиография включает 73 наименования на 9 страницах.

Содержание работы Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сфор мулирована цель и аргументирована научная новизна исследований, пока зана практическая значимость полученных результатов, представлены вы носимые на защиту научные положения.

В первой главе диссертации рассмотрен исторический контекст со вершенствования систем подрессоривания автомобилей.





Для достижения поставленной цели работы в диссертации были про анализированы и изучены труды, которые можно разделить на две группы:

1. работы, посвящённые теории колебаний: И.М. Бабаков, В.Л. Бидер ман, Б.Г. Коренев, Л.М. Резников, Я.Г. Пановко, В.А. Розанов, В.О.

Кононенко, C.M. Harris, A.G. Piersol.

2. работы, посвящённые динамике, расчётам систем подрессоривания и моделированию этих систем: Е.А. Чудаков, А.А. Хачатуров, Р.В.

Ротенберг, А.А. Силаев, А.Д. Дербаремдикер, Я.М. Певзнер, С.К.

Карцов, Ю.А. Поляков, А.Е. Плетнев, А.С. Горобцов, Д.Ю. Погоре лов, В.И. Колмаков и ряд его учеников, С.М. Воеводенко, В.Е. Толь ский, Г.О. Котиев, Е.Б. Сарач, Huvarinen Jukka-Pekka, D. Crolla, B.T.

Fijalkowski, J.C. Dixon, H. Bernd, E. Metin, W.F. Milliken и другие.

Исследован опыт отечетсвенных и зарубежных ученых по применению активных и адаптивных систем подрессоривания. Проведён анализ суще ствующих систем, создана их классификация. Классификация основана на взаимодействии систем управления: воздействие на упругую составляю щую, на демпфирующую составляющую или на обе одновременно. Так же классификация учитывает затраты энергии на управление и быстродей ствие привода управления.

Проведён анализ современных алгоритмов управления системами га шения колебаний в подвеске ТС. На основе анализа определены цели и задачи работы. Центральным звеном систем управления являются алго ритмы управления, для отладки которых используются сложные матема тические модели. В диссертации исследованы существующие модели для исследования систем гашения колебаний.

Существующие методы управления параметрами подвески можно раз делить на два класса: непрерывное управление параметрами (активная под веска) и ступенчатое управление (адаптивная подвеска). В работе рассмат риваются алгоритмы адаптивного управления как технически более просто реализуемые. На этой основе в заключительной части главы сформулиро ваны основные задачи, решение которых необходимо для достижения цели работы. Решение этих задач описывается в следующих главах.

Во второй главе рассматривается существующее программное обес печение для создания математических моделей. Показаны достоинства и недостатки каждого из классов ПО. Представлена разработанная матема тическая модель АТС.

На основе анализа расчётных схем математических моделей, прове дённого в первой главе, была выбрана и построена многомассовая рас чётная схема автомобиля, учитывающая кинематику подвески и различ ные упруго-депфирующие кинематические связи. Исследования динамики автомобиля проводились в системе моделирования динамики систем тел ФРУНД. На рисунке 1 показан общий вид расчётной схемы автомобиля.

Рис. 1. Общий вид расчётной схемы автомобиля Формирование уравнений движения систем тел основано на уравне ниях Лагранжа первого рода. Уравнения динамики механической системы состоят из уравнений свободного движения тел и уравнений связей от ки нематических пар. Кроме кинематических пар связи между телами могут задаваться силами от упруго-демпфирующих элементов, соединяющих те ла.

Для упрощения численного интегрирования таких систем уравнений уравнения связей записываются во вторых производных (связи по уско рениям), что позволяет использовать явные методы интегрирования без необходимости решать нелинейную систему уравнений относительно пе ременных состояния. Уравнения движения произвольной системы тел при таком подходе записываются в виде:

M x DT = f (x, x, t) + U (x, x, t) (1) D = h(x, x) x Где x - вектор обобщённых координат всей системы размерностью n.

M - матрица инерции, f (x, x, t) - вектор внешних сил, включающий в себя силы нагрузок, силы от упруго - демпфирующих элементов и гироскопи ческие силы, D - матрица переменных коэффициентов уравнений связей от кинематических связей размерностью k n (k - число связей), h(x, x) - вектор правых частей уравнений связей, p - вектор множителей Лагран жа, U (x, x, t) - функция описывающая силы в управляемых демпферах.

Уравнение (1) является одной из форм записи уравнений Лагранжа 1 рода.

Численное решение уравнений движения системы уравнений (1) про водилось при помощи явного метода Рунге-Кутты четвёртого порядка точ ности.

Для математической модели, расчётная схема которой представлена на рисунке 1 приняты следующие допущения: все тела автомобиля абсолютно жёсткие и в модели не учитывается работа трансмиссии.

Данные для микропрофилей были получены экспериментально на ав тополигоне НИЦИАМТ ФГУП "НАМИ".

Расчётная схема АТС содержит раму, кабину, фургон, силовой агре гат, направляющий аппарат подвески и соединительные элементы. Отдель но показаны и описаны подмодели подвески передних управляемых колёс, подвески задних неуправляемых колёс, модель рулевого управления, под модели подвески силового агрегата, кабины и фургона.

В третьей главе проводится определение конструктивных параметров подвески АТС, определяющих её демпфирующие свойства, и проводится разработка адаптивного алгоритма демпфирования в подвеске.

Варьирование характеристик амортизатора в расчетах происходит за счет изменения параметров такого амортизатора. В качестве базовых на строек используются номинальные параметры амортизатора.

Для обозначения вариантов параметров амортизатора используются следующие сокращения: А1- номинальный амортизатор;

АN – номиналь ный амортизатор с увеличенными в N раз коэффициентами сопротивления на всех участках, например, А4 – амортизатор с увеличенным в 4 раза со противлением на всех участках. Для номинального амортизатора коэффи циент на дроссельном режиме отбоя в 2 раза больше, чем на дроссельном режиме сжатия. Скорость срабатывания клапанов сжатия и отбоя 0,1 м/с.

Полная масса автомобиля равна 7500 кг.

Для выбора рациональных значений демпфирования амортизаторов были исследованы варианты движения автомобиля на скорости 55 км/ч.

На ровном булыжнике выявлено, что приемлемый уровень сопротивления амортизатора соответствует параметрам А4.

На грунтовой дороге наиболее интенсивные колебания происходят на частоте подвески в районе 1 Гц. На этой частоте не выполняются нормы по ГОСТ 12.1.012. Амортизатор А8 даёт приемлемые величины вертикальных виброускорений на сиденье водителя.

Для динамометрической дороги оптимальные настройки амотризатора - штатные настройки, то есть амортизатор А1.

Отсюда можно сделать общий вывод, что для дороги хорошего каче ства оптимальным будет минимальное демпфирование, а для дороги пло хого качества необходимо максимальное демпфирование в амортизаторе.

Наряду с анализом плавности хода автомобиля с полной нагрузкой был проведён анализ плавности хода автомобиля снаряжённой массы. При движении автомобиля по динамометрической дороге наблюдается сниже ние вертикальных ускорений на частоте 10 Гц. При движении автомобиля по грунтовой дороге происходит увеличение ускорений в районе 4 Гц. От сюда было установлено, что выбор параметров амортизатора следует про водить для половинной массы нагрузки.

На основе определённых параметров проводится разработка алгоритма управления демпфирования в подвеске АТС при движении автомобиля по различным типам профиля. Технически просто реализовать четыре ступе ни работы амортизатора за счёт регулирования на ходе сжатия и отбоя. В связи с этим рассматривается четыре варианта характеристик демпфиро вания.

Исходя из условий движения и проведённых выше исследований опре делены оптимальные параметры ступенчатого регулируемого амортизатора ГПР: режим С1 -– коэффициенты сопротивления на дроссельном режиме отбоя 40 кН/(м/с), сжатия 25 кН/(м/с);

режим С2 -– коэффициенты сопро тивления на дроссельном режиме отбоя 15 кН/(м/с), сжатия 25 кН/(м/с);

режим С3 -– коэффициенты сопротивления на дроссельном режиме отбоя 40 кН/(м/с), сжатия 7 кН/(м/с);

режим С4 -– коэффициенты сопротив ления на дроссельном режиме отбоя 15 кН/(м/с), сжатия 7 кН/(м/с). Ре гулирование достигается за счёт введения ступенчатых клапанов в линии сжатия и линии отбоя.

Скорость срабатывания клапанов сжатия и отбоя — 0,1 м/с. Про ведены расчёты для других скоростей, но изменения в характеристиках демпфирования были незначительны.

Для формирования критериев переключения амортизатора с одного режима на другой в стационарных режимах проведены многовариантные расчеты движения автомобиля для нескольких наборов скоростей по трем типам дорог: динамометрическая дорога, грунтовая дорога и ровный бу лыжник, при всех четырех режимах работы амортизатора.

По результатам такого анализа получены закономерности изменения различных показателей вибрации автомобиля в зависимости от типа до рог и скорости. Основная дорога использования автомобиля -– грунтовая дорога.

Было выявлено три основных критерия для работы алгоритма: ускоре ния в характерных точках АТС, силы, возникающие в амортизаторе ГПР, и относительные перемещения штока ГПР.

Графики ускорений в характерных точках АТС для различных режи мов демпфирования показаны ниже.

Максимальное усилие в ГПР ограничено конструктивными фактора ми величиной 105 кН. При проведении расчётной оценки динамических усилий в ГПР максимальные усилия возникают при движении автомоби ля по разбитому булыжнику и не превышают 65 кН. Среднеквадратичные значения (СКЗ) сил в ГПР могут быть использованы в качестве критерия, определяющего моменты переключения режимов амортизатора.

Из рисунков 2 и 3 следует, что на низких частотах (0,8 – 1 Гц) гра фики СКЗ вертикальных ускорений существенно отличаются, в то время, как графики СКЗ сил в ГПР практически совпадают. На профилях, где преобладают низкочастотные возмущения, критерием переключения режи ма работы амортизатора служат данные СКЗ вертикальных ускорений в третьоктавах. На частоте 10 Гц на тех же рисунках наблюдается обратная ситуация. Графики вертикальных ускорений практически совпадают, в то время, как графики сил в ГПР существенно различаются. Таким образом на профилях, где преобладает высокочастотные возмущения, критерием пе реключения режима работы амортизатора служат данные СКЗ сил в ГПР.

Следующим критерием для определения моментов переключения амор тизатора служат относительные перемещения штока ГПР. Рассмотрены ги стограммы распределения относительно хода штоков ГПР – рисунки 5 и 4.

Так из рисунка 5 следует, что в резонансном режиме на грунтовой доро ге максимальный ход штока ГПР выше почти в два раза по сравнению с Рис. 2. СКЗ вертикальных ускорений в Рис. 3. СКЗ сил в ГПР в третьоктавах третьоктавах на сиденье водителя для для разных амортизаторов, гунтовая до разных амортизторов, грунтовая дорога, рога, 35 км/ч 35 км/ч нерезонансными режимами. Такое же различие в отсительных ходах што ка ГПР имеет место и при сравнении распределений на разных дорогах при одинаковых скоростях — рисунок 4.

Рис. 5. Гистограммы распределения хо Рис. 4. Гистограммы распределения хо дов передней левой ГПР для амортиза дов передней левой ГПР для амортиза тора С4, при разных скоростях автомо тора С4, для разных дорог, 45 км/ч биля, грунтовая дорога Для уменьшения крена и дифферента автомобиля был проведён ана лиз влияния параметров демпфирования при движении автомобиля в неста ционарных режимах. На основе этого анализа были сформулированы кри терии работы алгоритма управления демпфированием автомобиля.

По выявленным критериям разработан и реализован алгоритм адап тивного демпфирования в амортизаторах. В математической модели алго ритм был реализован на языке Си.

Для отладки работы алгоритма разработан метод, позволяющий на ма тематической модели отрабатывать алгоритм управления демпфированием в ГПР при помощи экспериментальных данных. На рисунке 6 показана блок-схема процедуры работы и отладки алгоритма демпфирования. Дан ные в ходе эксперимента записываются в файл. На выходе из блока управ ления находится файл с управляющим сигналом для данного участка про филя. Сравнивая управляющие сигналы, можно определять правильность работы алгоритма.

Такая процедура позволила перенести алгоритм управления с матема тической модели на реальный автомобиль с минимальными модификация ми.

Рис. 6. Блок-схема отладки алгоритма демпфирования на математической модели Алгоритм управления демпфированием автомобиля можно предста вить в виде конечного автомата, который насчитывает 7 состояний: со стояние 1 – режим С1, стационарное движение;

состояние 2 – режим С3, стационарное движение;

состояние 3 – режим С2, стационарное движение;

состояние 4 – режим С4, стационарное движение;

состояние 5 – режим С1, разгон или торможение;

состояние 6 – режим С1, поворот;

состояние 7 – режим С1, единичное возмущение.

Входными параметрами для каждого состояния являются: текущая скорость автомобиля, индикация нажатия педали акселератора, индикация нажатия педали тормоза, текущий угол поворота руля автомобиля, тем пература в каждой ГПР, дискретный набор СКЗ значений вертикальных ускорений на сиденье водителя в третьоктавных полосах частот, дискрет ный набор СКЗ значений вертикальных ускорений на раме сзади автомо биля в третьоктавных полосах частот, дискретный набор СКЗ давлений во всех ГПР в третьоктавных полосах частот, дискретные гистограммы распределения относительных ходов штока каждой ГПР.

Критерии перехода из одного состояния в другое и обратно подробно описаны в тексте диссертации.

В четвёртой главе проводится идентификация математической моде ли. Приводятся результаты экспериментальных исследований. Даётся опи сание аппаратно-измерительного комплекса, условий и методики проведе ния экспериментов. Испытания проводились на территории испытательного полигона на трёх основных типах дорог: асфальтобетонная дорога хоро шего качества (динамометрическая дорога), ровный булыжник (булыжник удовлетворительного качества) и разбитый булыжник (булыжник с выбои нами и буграми).

Система управления демпфированием, смонтированная на автомоби ле, позволяет записывать данные датчиков для анализа. На автомобиле находятся следующие датчики: датчик ускорений под сиденьем водителя, датчик ускорений на раме сзади над задним мостом, датчик скорости авто мобиля, датчики перемещений штока всех четырёх ГПР, датчик положения педали акселератора, датчик положения педали тормоза, датчик поворота руля.

Получение экспериментальных данных проводилось в два этапа: за пись данных при проведении экспериментов и их обработка.

Для получения количественных показателей плавности хода автомо биля были построены спектры вертикальных ускорений кабины под сиде ньем водителя автомобиля и на раме сзади автомобиля для трёх типов профилей. Проведена процедура идентификация и уточнения математиче ской модели АТС.

Автомобиль двигался по ровному булыжнику со скоростью 50 км/ч с двумя различными режимами демпфирования: С1 и С4. На рисунках 7 и показаны спектры вертикальных ускорений под сиденьем водителя и на раме сзади. Из графиков видно, что расчётные и экспериментальные кри вые близко совпадают как качественно, так и количественно в требуемом диапазоне частот 0,7 - 22,4 Гц. Значительные расхождения наблюдаются лишь на частотах выше 22,4 Гц. Более низкие ординаты ускорений на рас чётных графиках можно объяснить отсутствием учёта работы трансмиссии в модели автомобиля.

В таблице 1 показаны значения СКЗ вертикальных ускорений под си деньем водителя и на раме автомобиля сзади для расчёта и эксперимента в диапазоне частот 0,7 – 22,4 Гц. Видно, что погрешность расчётных данных не более 31%. Полученная погрешность, для стохастических процессов, го ворит об адекватности построенной математической модели.

Для получения качественных показателей плавности хода автомобиля были построены спектры вертикальных ускорений кабины под сиденьем водителя и на раме сзади автомобиля для разбитого булыжника. Из расчё Рис. 7. Спектры вертикальных ускоре- Рис. 8. Спектры вертикальных ускоре ний под сиденьем водителя для различ- ний на раме сзади для различных режи ных режимов демпфирования, ровный мов демпфирования, ровный булыжник, булыжник, 50 км/ч 50 км/ч Таблица 1. Таблица СКЗ вертикальных ускорений на ровном булыжнике в диапазоне 0, - 22,4 Гц Точка замера Под сиденьем водителя На раме сзади Режим С1 С4 С1 С Расчёт 0.985 0.838 1.393 1. Эксперимент 1.337 1.219 1.568 1. Погрешность 27% 31% 11% 9% тов видно, что графики ускорений под сиденьем водителя качественно и на раме сзади похожи на экспериментальные графики в требуемом диапазоне частот 0,7 - 22,4 Гц. Существенные расхождения наблюдаются на частотах выше верхней границы требуемой величины.

В таблице 2 показаны значения СКЗ вертикальных ускорений под си деньем водителя и на раме сзади автомобиля для расчёта и эксперимен та в диапазоне частот 0,7 – 22,4 Гц. Видно, что погрешность расчётных данных 42-43% для режима С4. Столь значительные расхождения можно объяснить существенными различиями в параметрах используемых про филей. Спектральный состав профиля был косвенно оценен по спектрам относительных перемещений штока ГПР.

Для получения качественных показателей плавности хода автомобиля были построены спектры вертикальных ускорений кабины под сиденьем водителя и на раме сзади автомобиля для динамометрической дороги. Из анализа данных установлено, что расчётные и экспериментальные графики качественно совпадают на частотах ниже 18 Гц, дальше идёт существен ное расхождение. В расчёте ординаты ускорений существенно ниже, чем в эксперименте. Это можно объяснить отсутствием в математической модели Таблица 2. Таблица СКЗ вертикальных ускорений на разбитом булыжнике в диапазоне 0,7 - 22,4 Гц Точка замера Под сиденьем водителя На раме сзади Режим С1 С4 С1 С Расчёт 3.37 3.27 4.774 4. Эксперимент 2.387 1.848 3.439 2. Погрешность 29% 43% 28% 42% Таблица 3. Таблица СКЗ вертикальных ускорений на динамометрической дороге в диапа зоне 0,7 - 22,4 Гц Точка замера Под сиденьем водителя На раме сзади Режим С1 С4 С1 С Расчёт 0.572 0.492 1.044 0. Эксперимент 0.702 0.552 1.027 0. Погрешность 19% 11% 2% 16% автомобиля учёта работы трансмиссии.

В таблице 3 показаны значения СКЗ вертикальных ускорений под си деньем водителя и на раме сзади автомобиля для расчёта и эксперимента в диапазоне частот 0,7 – 22,4 Гц. Видно, что погрешность расчётных данных не превышает 19%. Полученная погрешность, для стохастических процес сов, указывает на адекватность созданной математической модели.

Общий сравнительный анализ результатов моделирования показывает, что математическая модель имеет хорошую сходимость с реальными экс периментами. Низкий процент совпадения СКЗ вертикльных ускорений на разбитом булыжнике обусловлен отсутствием учёта работы трансмиссии в математической модели АТС, допущением, что все тела в составе модели абсолютно жёсткие, и различиями в характеристиках профиля для экс перимента и для расчёта. Добавив модель трансмиссии в общую модель автомобиля, можно уменьшить погрешность результатов до приемлемого уровня в 10-20%.

Основные результаты и выводы работы 1. Разработана и отлажена технология создания алгоритма адаптивно го управления подвеской колёсной машины в различных условиях движения, которая позволяет переносить реализованный алгоритм с математической модели на реальный автомобиль с минимальными модификациями;

2. Разработана пространственная математическая модель АТС повышен ной проходимости, учитывающая контуры управления. В модели реа лизован адаптивный алгоритм управления демпфирования элементов подвески;

3. Установлено, что погрешность значений СКЗ вертикальных ускоре ний в модели по сравнению с экспериментом не превышает 31%. Для стохастических процессов полученная погрешность говорит об адек ватности разработанной математической модели;

4. Установлены рациональные показатели демпфирования в подвеске АТС повышенной проходимости для стационарных и нестационарных условий движения;

5. Разработан многокритериальный алгоритм работы адаптивного демп фирования в подвеске АТС повышенной проходимости. Преимуще ство созданного алгоритма в том, что он комплексно учитывает раз личные параметры влияющие на плавность хода и управляемость:

скорость автомобиля, ускорения на сиденье водителя, ускорения на раме сзади, относительные перемещения штоков ГПР, положение пе далей тормоза и акселератора, угол поворота рулевого колеса;

Основные положения диссертации опубликованы в следующих рабо тах:

В изданиях, входящих в «Перечень российских рецензируемых науч ных журналов» рекомендованных ВАК:

1. Горобцов, А.С. Анализ динамических систем с избыточными связя ми различной степени статической неопределимости / А.С. Горобцов, Д.А. Мирошниченко, С.В. Солоденков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2009. - № 3. C. 133-141.

2. Горобцов, А.С. Пространственные колебания подрессоренной массы автомобиля при случайном возмущении / А.С. Горобцов, Д.А. Ми рошниченко // Автомобильная промышленность. - 2010. - № 7. - C.

20-21.

3. Мирошниченко, Д.А. Разработка и отладка алгоритма системы управ ления многомерным техническим объектом / Д.А. Мирошниченко, А.С. Горобцов // Изв. ВолгГТУ. Серия "Актуальные проблемы управ ления, вычислительной техники и информатики в технических систе мах". Вып. 10 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. № 3. - C. 13-15.

В прочих изданиях:

4. Горобцов, А.С. Визуализация собственных форм колебаний по ре зультатам статистического моделирования динамики транспортных средств / А.С. Горобцов, Д.А. Мирошниченко, М.В. Резников // Компьютерное моделирование в железнодорожном транспорте: вопро сы динамики, прочности и износа: сб. тез. науч.-техн. семинара, г.

Брянск, 9-12 февр. 2009 г. / БГТУ, Лаборатория "Вычислительная механика". - Брянск, 2009. - C. 19-20.

5. Громов, Е.Г. Investigation and optimization of active suspension in multibody car model / Е.Г. Громов, Д.А. Мирошниченко, А.С. Го робцов // Multibody System Dynamics : the First Joint International Conference (Lappeenranta, Finland, May 25-27, 2010 : book of adstracts / Lappeenranta University of Technology.- [Lappeenranta], 2010.- P.

130.- Англ.

6. Мирошниченко, Д.А. Анализ адаптивного демпфирования подвески автомобиля / Д.А. Мирошниченко, А.С. Горобцов // XIV регио нальная конференция молодых исследователей Волгоградской обла сти (Волгоград, 10-13 нояб. 2009 г.) : тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. Волгоград, 2010. - C. 66-68.

7. Мирошниченко, Д.А. Трёхмерная визуализация результатов модели рования многотельной динамики механических систем / Д.А. Ми рошниченко, А.С. Горобцов // XIV региональная конференция моло дых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 10-13 нояб.

2009 г.) : тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2010. - C. 198-199.

Личный вклад автора В работах [1 - 7] автор принимал непосред ственное участие в постановке задач, выполнении работ, проведении расчетов, в подготовке и проведении экспериментальных исследова ний, в обсуждении полученных результатов.

Подписано в печать..2012. Заказ №. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0.

Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета 400005, Волгоград, ул. Советская,

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.