Delist.ru

Метод повышения активной безопасности путем предупреждающего управления движением автопоезда (25.11.2009)

Автор: Малиновский Михаил Павлович

2. Математическая модель неустановившегося криволинейного движения автопоезда, отличающаяся недетерминированным подходом к заданию траектории, учитывающая увод колёс и положение центра масс.

3. Математическая модель расчёта дистанции до внешних объектов, впервые рассматривающая встречное сближение.

4. Алгоритм СПУД, особенностями которого являются адаптивное регулирование скольжения колёс на базе продольной ускоряемости, автоматическое включение сцепления при аварийном торможении с целью повышения курсовой устойчивости, а также поперечная стабилизация ТС на базе боковой ускоряемости.

Практическая ценность. Предложенный метод повышения активной безопасности автопоезда уменьшает негативное обратное влияние САБ на человеческий фактор, заключающееся в притуплении чувства опасности. Разработан алгоритм СПУД, представляющий интерес для разработчиков систем динамической стабилизации (СДС) и систем предотвращения столкновений (СПС). Разработанные математические модели регулирования дистанции и неустановившегося криволинейного движения автопоезда могут быть заложены в программу электронного блока управления САБ.

Реализация. Разработанные математические зависимости используются в учебном процессе кафедры тягачей и амфибийных машин МАДИ (ГТУ) по курсу «Системы управления транспортных средств», а также при проектировании специальных транспортных средств на филиале ФГУП «ЦЭНКИ»-«КБ «Мотор».

На защиту выносятся:

1. Метод предупреждающего управления движением.

2. Алгоритм СПУД.

3. Математическая модель регулирования дистанции.

4. Математическая модель неустановившегося поворота автопоезда.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 65 и 66 научно-технических конференциях МАДИ (ГТУ), на научно-технической конференции «Проектирование колёсных машин», посвящённой 70-летию факультета «Специальное машиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана, и на 62 международной научно-технической конференции «Перспективы развития отечественного автомобилестроения. Конструктивная безопасность автотранспортных средств».

Публикации. На основании теоретических и экспериментальных исследований опубликовано четыре печатных работы в профильных изданиях, в том числе две – в изданиях, находящихся в списке ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, рекомендаций и приложений. Основная часть работы изложена на 157 листах машинописного текста, содержит 68 иллюстраций и 30 таблиц. Перечень литературы насчитывает 126 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность разработки метода предупреждающего управления движением применительно к автопоезду, определена цель исследований, указаны сфера применения СПУД и научная новизна работы, приведены сведения об апробации и реализации работы.

В первой главе освещены история, основные тенденции и проблемы развития современных САБ, таких как антиблокировочная система (АБС), противобуксовочная система (ПБС), СДС, СПС, система автопарковки, электронная противооткатная система (ЭПОС). Также рассмотрены некоторые технические решения, касающиеся регулирования воздуха в шинах и световой сигнализации, которые также можно отнести к САБ.

Исследованием АБС занимались Ломака С.И., Оржевский И.С., Юдаков Б.Ф., Балакин В.Д., Mitschke M., Петров В.А., Лукавский П.Б., Цванг А.М., Козлов Ю.Ф., Burckhardt M., Ирсалиев А.О., Нефедьев Я.Н., волгоградская научная школа А.А. Ревина, минская научная школа Н.Ф. Метлюка и многие другие отечественные и зарубежные учёные. Исследованием СПС в России занимались Мороз С.М., Мазуркевич В.Б., Ноздричев А.В., Дик Д.И, научная школа А.А. Юрчевского. Вопросам устойчивости движения ТС посвятили работы Певзнер Я.М., Гохман Ш.М., Горелик А.М., Додонов Б.М., Ф.М. эль-Сайд, Цейтлин Г.Д., Бахмутов С.В., Костюк И.В., Балакина Е.В. Устойчивость движения автопоездов исследовали Гладов Г.И., Закин Я.Х., Асриянц А.А., Павлов В.А., Самойленко Ю.А., Аюпов В.В., Vlk F., Сливинский Е.В., Sampson D.J.M. Криволинейное движение автопоездов исследовали Колпаков А.П., Прокофьев М.В., Ровинзон М.Л., Миронов Ю.В., Холмер В.А., Шведов А.Ю., Пресняков Л.А. Неустановившееся криволинейное движение исследовали Ровинзон М.Л., Spindler W., Лукошявичене О.В., Паршин А.С., Азбель А.Б.

По итогам проведённого обзора составлена наиболее полная на сегодняшний день классификация САБ, признаком которой является объект влияния (режим движения), и сформулированы задачи исследования.

Во второй главе рассмотрен комплекс взаимосвязанных факторов, влияющих на устойчивость движения автопоезда. Составлена классификация причин потери поперечной устойчивости. Сформулированы основные положения и идея метода предупреждающего управления движением. Разработаны принцип, общая схема действия, функциональный состав, сенсорное обеспечение и интерфейс СПУД, требования к ней, входные параметры и управляющие воздействия электронного блока управления (ЭБУ). Приведены алгоритмы функций СПУД. Освещены проблемы повышения надёжности СПУД и повышения быстродействия пневматического тормозного привода (ПТП), обычно применяемого на большегрузных автопоездах.

Комплекс факторов, влияющих на устойчивость движения автопоезда, включает в себя внешние факторы (водитель, груз, дорога) и системы ТС (двигатель, трансмиссия, ходовая часть). Среди причин потери поперечной устойчивости можно выделить превышение критической скорости при криволинейном движении, возникновение разворачивающего момента и действие внешней боковой силы. Разработанный метод предполагает наличие причинно-следственных связей между перечисленными факторами и критическими ситуациями (КС), такими как столкновение и потеря поперечной устойчивости, и определяет функциональный состав САБ:

– функция регулирования дистанции (ФРД);

– функция адаптивного торможения (ФАТ);

– функция регулирования буксования (ФРБ);

– функция поперечной стабилизации (ФПС);

– функция активной подвески (ФАП);

– функция управления давлением воздуха в шинах (ФДШ).

Современные СДС имеют корректирующий характер действия, способствующий притуплению чувства опасности у водителя. Метод, заложенный в основу СПУД, носит прогнозирующий характер, что позволяет решить данную проблему за счёт принципиально нового подхода: САБ должна не помогать, а мешать водителю ехать быстрее.

Водитель выбирает дорожно-погодный режим (ДПР), в соответствии с которым СПУД устанавливает текущее расчётное значение ?Xрасч среднего коэффициента сцепления колёс с опорной поверхностью.

ФРД (рис.1) предназначена для предупреждения сокращения дистанции спереди и сзади до критически опасных значений. Как только в поле действия переднего радиолокатора (РЛ1) попадает внешний объект, ФРД вычисляет интенсивность D? сокращения дистанции и сравнивает её с фактической скоростью ТС v1. Если D?>v1, ФРД расценивает ситуацию как потенциальное лобовое столкновение. Если D?=v1, это равнозначно сближению с неподвижным препятствием. D?

ФАТ предназначена для регулирования скольжения колёс при торможении. ФАТ использует два антиблокировочных цикла (АБЦ): наиболее оптимальный с точки зрения эффективности (ABCef) и наиболее оптимальный АБЦ с точки зрения устойчивости (ABCst). Когда D становится меньше предельного значения Dпр , ФАТ переходит в адаптивный режим и на один цикл допускает блокировку колёс, чтобы попытаться сократить тормозной путь. Если при этом возникнет положительная продольная ускоряемость jX>0, ФАТ вернётся в безусловный режим к ABCef. Если jX<0, ФАТ продолжит торможение с заблокированными колёсами.

Рис.1. Алгоритм ФРД: v1 – фактическая скорость ТС; D – дистанция до объекта спереди, d – сзади; S1 – радиус действия переднего радиолокатора (РЛ1), S2 – заднего радиолокатора (РЛ2); ((S)) – включение стоп-сигналов; ((!)) – сигнал водителю; a – ускорение; aдвс<0 – торможение двигателем; PТ=pre – предварительное повышение тормозного давления; aдвс>0 – увеличение подачи топлива; a<0=lim – запрет на резкое торможение; ? – угол положения рулевого колеса.

ФПС (рис.2) служит для предупреждения потери устойчивости путём индивидуального управления тормозами автопоезда в следующих случаях: при повороте рулевого колеса, если скорость движения ТС превышает критическое значение для данного угла поворота рулевого колеса, если боковая ускоряемость ХТ звена превышает критическое значение или если разница давления в пневматических упругих элементах (ПУЭ) превышает критическое значение ?рПкр; если скорость вращения ?? руля водителем превышает экстренное значение ??экстр, но не превышает критического ??кр; при торможении и одновременном повороте руля, если отсутствуют ускорения в характерных точках тягача; при торможении и нейтральном положении руля, если возникают боковые ускорения; при торможении и нейтральном положении руля, если угол складывания между любыми звеньями отклоняется от нулевого значения.

ФРБ предназначена для предотвращения скольжения колёс при разгоне. ФАП служит для уменьшения крена подрессоренных масс, а также для управления регуляторами тормозных сил (РТС) от ПУЭ. ФДШ предназначена для повышения устойчивости путём регистрации и регулирования давления воздуха в шинах.

Рис.2. Алгоритм ФПС: ? – угол поворота рулевого колеса;

PTie – усилие в ТМ забегающих, PTib – отстающих колёс; РП – давление в ПУЭ; а – продольное ускорение: q – боковое ускорение; ? – угол складывания; jk – продольная ускоряемость; j – боковая ускоряемость.

В третьей главе представлены математическая модель продольного сближения ТС и математическая модель неустановившегося криволинейного движения автопоезда. Затронуты проблемы определения таких параметров, как статическое положение центра масс звена автопоезда, передаточное число рулевого управления, углы увода колёс, критический радиус поворота по скольжению и опрокидыванию.

Oсводится к определению времени выдержки ТВ, а также порогового Dп и предельного Dпр значений дистанции в зависимости от порогового aТп и предельного aТпр значений замедления, которые зависят от выбранного водителем ДПР: aТп=–0,45*g*?Xрасч; aТпр=–0,85*g*?Xрасч.

Время остановки ТС складывается из периодов выдержки ТВ, торможения двигателем ТД с замедлением aД, срабатывания ПТП ТС, установившегося торможения ТУ с замедлением aТ. Буквенный индекс означает отношение параметра к одному из периодов, первая цифра – к ТС, вторая цифра – к моменту времени.

Встречное сближение (D?>v1).

Период ТД отсутствует.

Страницы: 1  2  3  4