close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

...Ñ Ð¸ÐºÐ»Ð¸Ñ ÐµÑ ÐºÐ¸Ñ Ñ Ð°Ñ Ñ Ð¾Ñ Ð²Ñ Ð°Ñ ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ Ð¿Ñ Ð°Ð²Ð»Ñ Ñ Ñ Ð¸Ñ ÐºÐ¾Ð»ÐµÑ

код для вставкиСкачать
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2011 год
УДК.004.942
Система управления колесными транспортными
средствами на основе рассогласования циклических частот
вращения управляющих колес
Марийский государственный технический университет
Гаптрвалиев И.И., студент
Научный руководитель: Смирнов А.В., к.т.н., МарГТУ,
старший преподаватель
В настоящее время одним из актуальных направлений научных
исследований является повышение эффективности работы транспортных
систем [1,3]. Особое внимание уделяется развитию транспортных средств
на электротяге ввиду их экологичности и высокого уровня КПД.
Конструкция любого транспортного средства (ТС) предполагает
наличие устройства, предназначенного для изменения траектории
его движения. На рис. 1 представлена схема рулевого управления 4х колесного транспортного средства, состоящего из рулевого механизма 5
и рулевого привода 6.
Рис 1. Схема рулевое управление 4-х колесного транспортного средства
Рулевым механизмом называют [2] механизм, который позволяет
осуществить поворот управляющих колес с необходимым передаточным
числом, а рулевым приводом называют систему тяг и рычагов, которые
в совокупности с рулевым механизмом осуществляют поворот
управляющих колес. В подавляющем большинстве случаев такая система
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2011 год
основана на том, что изменение угла поворота управляющих колес
происходит вследствие внешнего усилия, приложенного к рулевому
приводу через рулевой механизм. Что в свою очередь приводит к
необходимости кинематической связи рулевого механизма и рулевого
привода и усложнения конструкции в целях снижения требуемого усилия
для осуществления изменения угла поворота колес.
Целью данного проекта является создание системы управления
позволяющей повысить эффективность и надежность узла рулевого
управления.
Предлагается отказаться от рулевого механизма, функцию
изменения угла поворота управляющих колес возложить на рулевой
привод и силу, возникающую вследствие разности скоростей вращения
управляющих колес 1 и 2. Вследствие этого отсутствует необходимость во
внешнем усилии и кинематической связи.
Математическое моделирование. При осуществлении поворота
каждое колесо проходит разный путь за единицу времени, т.е. имеет
отличную от других циклическую частоту вращения. Обозначим

циклические частоты вращения колес соответственно 1 ,  2 , 3 и  4 .
k1 
1


k3  3
k4  4
2 и
2 ,
2 – коэффициенты пропорциональности
Пусть
относительно циклической частоты вращения управляющего колеса
двигающегося по внутренней траектории. Зависимости коэффициентов k1 ,
k 3 , k 4 от угла поворота и от линейных размеров ТС
следующий вид [4]:
b
l
sin(  )
k1  ,  , b, l  
,
b
l
sin( )
ac
b ctg  
2 ,
k3  ,  , a, b, c, l  
b
l
sin  
ac
b ctg  
2 ,
k4  ,  , a, b, c, l  
b
l
sin  
a, b, c, l  ,
имеют
(
(1)
где l – длина рычага от точки изменения угла поворота
управляющих колес до точки их вращения.
Задавая циклические частоты вращения колес в соответствии с (1),
в силу связи управляющих колес посредством рулевого привода, будет
наблюдаться стремление управляющих колес изменить свои углы
поворота в соответствии с заданной траекторией движения. Другими
словами, изменение углов будет происходить за счет моментов сил,
равных произведению плеча (рычага) длиной l и сил, возникающих
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2011 год
вследствие реакции опоры, с которой взаимодействуют управляемые
колеса, на рассогласование циклических частот их вращения.
На рис. 2 представлен обобщенный алгоритм управления ТС
с помощью предложенного способа.
Рисунок 2. Алгоритм управления колесным ТС на основе
рассогласования циклических частот вращения управляющих колес
После инициализации констант происходит определение текущего

угла поворота тек внутреннего управляющего колеса ТС посредством
имеющегося датчика – энкодера. После ввода требуемого угла поворота
 треб


треб
тек и
происходит сравнение
. В случае их отличия друг
от друга происходит вычисление циклических частот вращения колес ТС
с помощью зависимостей (2).
Интерпретация
результатов.
С
целью
математического
моделирования процесса рулевого управления колесного ТС с помощью
предложенного способа были установлены следующие параметры ТС:
a  1,7 (м), b  2,5 (м), c  1,2 (м), l  0,15 (м). Графический результат
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2011 год
моделирования в виде зависимости коэффициентов k1 , k 3 , k 4 от угла
поворота управляющего колеса 2 представлен на рис. 3.
Анализ результатов позволяет провести оценку разности
циклических частот вращения колес ТС в зависимости от траектории его
движения.
k i  ,  , a, b, c, l 
Рисунок 3. График зависимостей коэффициентов пропорциональности
циклических частот вращения колес 1, 3 и 4 от угла поворота управляющего колеса 2
Функции системы управления:
 установка определенных циклических частот вращения
управляющих колес на основе данных о текущей скорости ТС,
а также текущего и требуемого углов поворота;
 повышение устойчивости движения за счет регулирования
циклических частот вращения колес;
 сбор и обработка данных во время движения ТС.
Выводы. В ходе работы предложен алгоритм работы системы
управления циклическими частотами вращения управляющих колес ТС,
позволяющей изменять траекторию движения ТС без использования
рулевого механизма, что упрощает конструкцию ТС. Применение
предложенного способа рулевого управления целесообразно при
управлении некоторыми ТС на электротяге, где на каждое колесо имеется
независимый привод.
Список литературы
1. Приказ президента Российской Федерации ПР-842, ПР-843 от 21 мая 2006 г.
2.
Лысов
М.И.
Рулевые
управления
автомобилей
/
М.И. Лысов
– М.: Машиностроение, 1972.
3. Туревский И.С. Теория автомобиля / И.С. Туревский – М.: Высшая школа, 2005.
4. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин: Учеб. для студентов
машиностроит. спец. вузов. – М.: Машиностроение, 1990.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа