Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Марохин Сергей Михайлович

Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности
<
Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Марохин Сергей Михайлович. Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.03 : М., 2005 142 c. РГБ ОД, 61:05-5/3442

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Метод прогнозирования характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности. Постановка задач исследования 8

1.1. Анализ и особенности требований к спецавтомобилю по мерам безопасности 8

1.2. Анализ систем активной безопасности 9

1.3. Анализ математических моделей движения автомобиля 14

1.4. Метод прогнозирования характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности 28

Глава 2. Математическое моделирование движения спецавтомобиля 30

Глава 3. Исследование эффективности антиблокировочных и противобуксовочных систем 54

3.1. Антиблокировочная система 54

3.1.1. Торможение на грунтовом основании 64

3.1.2. Торможение на основании «лед со снегом» 69

3.1.3. Торможение на основании «микст» 75

3.1.4. Сравнение с экспериментальными данными 83

3.2. Противобуксовочная система 86

3.2.1. Разгон на грунтовом основании 89

3.2.2. Разгон на основании «лед со снегом» 93

3.2.3. Разгон на основании «микст» 97

Глава 4. Исследование эффективности систем динамической стабилизации 103

4.1. Теоретическое исследование маневра «поворот»

4.2. Теоретическое исследование маневра «переставка» 120

4.3. Теоретическое исследование режима «опрокидывание» 129

Основные результаты и выводы 136

Список литературы 138

Введение к работе

Автомобиль, предназначенный для перевозки ценных грузов, (спецавтомобиль) является объектом, к которому предъявляются особые требования по безопасности. Как известно, технический уровень и уровень безопасности спецавтомобиля определяются его защищенностью и высокой подвижностью [1]. Защищенность спецавтомобиля обеспечивается бронированием, необходимым для безопасности в случае нападения, как правило, с огнестрельным оружием. Подвижность, необходимая для безопасности в случае блокирования передвижения или преследования спецавтомобиля, определяется высоким уровнем быстроходности, приемистости, управляемости и устойчивости, опорной и профильной проходимости, т.е. системами автомобиля - силовой установкой, трансмиссией, ходовой системой, системами рулевого и тормозного управления, в том числе системами активной безопасности. Системы активной безопасности устанавливаются на спецавтомобиль с целью:

1) обеспечения минимального тормозного пути, управляемости и устойчивости при торможении (антиблокировочные системы (АБС));

2) обеспечения минимального времени разгона и повышения проходимости (противобуксовочные системы (ПБС));

3) обеспечения курсовой и траекторией устойчивости, а также предотвращения опрокидывания при выполнении маневров (системы динамической стабилизации (СДС)).

Здесь и далее противобуксовочная система причисляется к системам активной безопасности, так как определяет безопасность спецавтомобиля. Системы активной безопасности представляют собой автоматические системы управления, которые в качестве исполнительных устройств используют устройства подачи топлива в двигатель, устройства тормозного управления, силовой цепи, а также (в перспективе) рулевого управления. Естественно, что использование такого рода систем, которые вне зависимости от квалификации водителя обеспечивают высокие показатели подвижности транспортного средства, на спецавтомобиле является целесообразным.

Однако, как правило, при создании спецавтомобиля в качестве базового шасси с целью последующего бронирования используют серийные автомобили. В результате бронирования изменяются геометрические и массовые характеристики, влияющие на подвижность автомобиля [1]. В этой связи на этапе проектирования спецавтомобиля актуальным является определение возможности использования систем активной безопасности базового шасси, а также прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля для случая установки систем активной безопасности в производстве.

На этапе разработки наиболее эффективным является прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системой активной безопасности, с использованием имитационного математического моделирования на ЭВМ. Проведение вычислительных экспериментов на ранних стадиях создания спецавтомобиля дает возможность исследовать эффективность различных систем активной безопасности на совокупности дорожных условий, при выполнении разнообразных маневров, в том числе соответствующих отраслевым стандартизованным испытаниям. Это позволит разработчикам определиться не только с требованиями к системам активной безопасности спецавтомобиля, но сократить сроки доводочных испытаний и, тем самым, снизить стоимость разработки.

Целью работы является повышение подвижности спецавтомобиля за счет использования систем активной безопасности.

Для достижения цели в работе решены следующие основные задачи:

• разработан метод прогнозирования подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности;

• разработана математическая модель движения автомобиля, оснащенного системами активной безопасности;

• выполнено сравнение результатов имитационного моделирования и натурных экспериментов;

• проведены теоретические исследования эффективности систем активной безопасности автомобиля.

В первой главе диссертации приведены анализ и особенности требований к спецавтомобилю по мерам безопасности, выполнен анализ современных систем активной безопасности, а также анализ математических моделей движения автомобиля. Предложен метод прогнозирования характеристик подвижности спецавтомобиля. Выполненные в первой главе исследования позволили сформулировать задачи, решению которых посвящены остальные главы диссертации.

Во второй главе описаны особенности имитационного математического моделирования динамики автомобиля, математическая модель взаимодействия колесного движителя с недеформируемым основанием, основанная на представлении об эллипсе трения и коэффициенте трения частичного скольжения. Представлены математическая модель движения спецавтомобиля, как твердого тела, пригодная для исследования работоспособности систем активной безопасности автомобиля, математические модели трансмиссий. Приведено сравнение результатов расчетных и экспериментальных данных.

В третьей и четвертой главе приведены результаты теоретических исследований эффективности антиблокировочных, противобуксовочных систем и системы динамической стабилизации (СДС). Разработан алгоритм работы СДС, направленный на предотвращение опрокидывания спецавтомобиля во время выполнения маневров.

Научная новизна результатов исследований, выносимых на защиту, заключается:

• в разработке метода прогнозирования подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности, позволяющего на стадии проектирования с использованием имитационного математического моделирования теоретически исследовать характеристики динамики спецавтомобиля в режимах разгона, торможения и при выполнении маневров на ровном горизонтальном основании с произвольными характеристиками сцепления и сопротивления движению;

• в создании математической модели движения автомобиля по ровному горизонтальному основанию, пригодной для исследования эффективности систем активной безопасности на совокупности дорожных условий;

• в разработке алгоритма работы СДС, направленного на предотвращения опрокидывания. 

Анализ математических моделей движения автомобиля

Под математической моделью взаимодействия колеса с опорной поверхностью понимается некоторая совокупность зависимостей (алгебраических или дифференциальных), позволяющая связать силовые параметры взаимодействия колеса с грунтом (продольная сила, поперечная сила и т.д.) с кинематическими параметрами, которые полагаются известными. В качестве входных переменных в моделях используются различные показатели, такие как скорость центра масс машины, теоретическая скорость нижней части шины относительно корпуса машины и другие. При численном решении уравнений движения, математическая модель движителя позволяет вычислить значения производных от координат системы, известных на текущем шаге численного интегрирования, и определить состояние системы в следующий момент времени.

Качение эластичного колеса изучалось в двух направлениях. Одно из них - изучение динамики и кинематики неголономных систем с классическими неголономными связями. Известно несколько подходов к теоретическому представлению качения пневматического колеса, отличающихся степенью учета особенностей процесса увода [36]. Это теории И. Рокара, И. Грейдануса, М. В. Келдыша, А. А. Хачатурова.

Другое направление опирается в основном на результаты экспериментов и эмпирические зависимости. При этом исследовались отношения между силовыми и кинематическими характеристиками колеса при определенных режимах качения. К такому направлению можно отнести модели, построенные на теории бокового увода (классический подход), модели, построенные на описании взаимодействия колеса с опорной поверхностью с прямоугольным отпечатком в пятне контакта, модели с «натянутой нитью» и «упругим кольцом».

Основы классического подхода изложены в работах Е. А. Чудакова, Я. М. Певзнера. В настоящий момент подробно описан во многих книгах и учебниках, например в [37, 38]. Классический подход нашел широкое применение при исследованиях устойчивости колесных и гусеничных машин [36, 39, 40].

Основное преимущество классического подхода - возможность линеаризации при малых углах увода. Часто при исследованиях устойчивости достаточно ограничиться исследованием линейной системы. Однако при исследовании поведения машины во время экстренного торможения или при бортовом повороте, кода работает СДС, применение линейной классической теории может дать принципиально неверные результаты.

Модели «прямоугольным отпечатком» описаны в работах [41, 42, 43]. Одной из наиболее ранних публикаций модели такого рода является [44] В таких моделях для вывода расчетных зависимостей используется представление о прямоугольной площадке контакта постоянной длины, которая не искажается при боковом уводе (см. рис. 1.2).

Распределение нормальных давлений, как правило, предполагается равномерным по ширине и эллиптическим по длине контактной площадки.

При любом режиме качения колеса в передней части отпечатка присутствует зона чистого качения, а в задней части присутствует зона скольжения. То есть вводится понятие частичного скольжения колеса.

В работе [43] сделана попытка распространения модели на случай нестационарного увода. При этом переносная скорость площадки контакта складывается из двух скоростей: V -V +V пер перчорп упр 5 где V рп - переносная скорость площадки контакта вместе с корпусом машины; V - скорость площадки контакта относительно корпуса машины, обусловленная нарастанием деформации шины при нестационарном уводе. Компонента 7 позволяет внести динамическую поправку в коэффициент скольжения S. Однако автор не приводит полноценных методов определения скорости Vynp и в дальнейших построениях ограничивается анализом установившихся реакций. Преимущество моделей с прямоугольным отпечатком в их универсальности. Подобные модели одинаково хорошо описывают практически любые режимы работы колеса (бортовой поворот [42], движение с большими уводами [43], разгоны и торможения). Также подобные модели эффективно работают в том случае, когда отсутствует исчерпывающая информация о моделируемой системе, а необходимую информацию можно получить из несложного эксперимента. Модели сравнительно просты и нетребовательны к вычислительным ресурсам.

Однако эти модели не позволяют добиваться высокой точности и эффективны в тех случаях, когда точность исходных данных невысока и рассматриваются достаточно общие вопросы динамики машины, что вполне допустимо при исследовании систем активной безопасности.

Модели с «натянутой нитью» или «упругим кольцом» можно считать развитием моделей с прямоугольным отпечатком. Подобные теории излагаются в работах [37, 39, 41]. В таких моделях брекер колеса представляется натянутой нитью или упругим кольцом, соединенным со ступицей упругими и демпфирующими элементами .

Математическое моделирование движения спецавтомобиля

Движение по ровному горизонтальному основанию двухосного автомобиля как твердого тела описывается следующей системой уравнений где x, у, z - соответственно продольная, поперечная и вертикальная оси подвижной системы координат, жестко связанной с автомобилем, которые полагаются главными и центральными, т - масса автомобиля; Jz момент инерции автомобиля относительно оси z\ V - вектор скорости центра масс автомобиля; а - вектор ускорения центра масс автомобиля (абсолютная производная от вектора скорости центра масс автомобиля); dV - относительная производная от вектора скорости центра масс dt ІГ a) 6) Рис. 2.1. Расчетная схема движения автомобиля автомобиля; а - вектор угловой скорости поворота автомобиля; 9 - угол поворота автомобиля вокруг оси z относительно оси х ; х , у координаты центра масс автомобиля в неподвижной системе координат; Pjl - вектор силы сопротивления прямолинейному движению /-го колеса; вектор силы взаимодействия с грунтом, действующей на /-ое колесо в плоскости опорного основания; Pw - вектор силы сопротивления воздуха; Мпкі - момент сопротивления повороту /-го колеса.

Будем полагать, что вектор силы сопротивления воздуха Pw направлен противоположно вектору скорости центра масс автомобиля V и рассчитывается в соответствии с зависимостями, представленными в [37]. Величина силы сопротивления воздуха зависит от аэродинамических свойств автомобиля в направлении вектора скорости центра масс автомобиля V, величины скорости центра масс автомобиля и свойств воздушной среды.

Первое уравнение системы уравнений (2.2) получено на основании утверждения о том, что концы векторов нормальных реакций лежат в одной плоскости. Докажем данное утверждение.

Предположив, что подвеска каждого колеса эквивалентна идеальной линейной пружине, и пренебрегая колебаниями корпуса, можно записать следующие соотношения совместности деформаций упругих элементов жесткости к в случае дифферента ф и крена \р:

Таким образом, получены четыре уравнения одной и той же плоскости. Следовательно, концы векторов нормальных реакций лежат в одной плоскости. Полагая, что система симметрична, получим первое уравнение системы уравнений (2.2). Остальные уравнения системы получены методами кинетостатитки на основании принципа Даламбера. Значения нормальных реакций Qi должны быть 0. Поэтому, если при решении системы уравнений (2.2) получаем одно отрицательное значение Qf, тогда заменяем первое уравнение системы уравнений (2.2) уравнением Qf = 0 и решаем систему уравнений (2.2) заново. Если при решении системы уравнений (2.2) получаем несколько отрицательных значений Qi (два и более), тогда останавливаем процесс численного моделирования, так как этот режим соответствует опрокидыванию автомобиля.

В качестве примеров численное моделирование движения автомобиля будем проводить на следующих типах опорного основания. «Лед со снегом» Пусть опорное основание «лед со снегом» характеризуется следующими параметрами: jusxmax = 0,3; jusymax = 0,3; SQ = 0,05; S\ = 0,1;/= 0,05. Функция jus(s) для этого случая изображена на рис. 2.5. «Грунтовое основание» Пусть «грунтовое основание» характеризуется следующими параметрами: Msxmax = 65 Msymax = 6 S0 = 05; 1 =0,1;/= 0,05. Функция /Js(s) для этого случая изображена на рис. 2.6. «Микст» Опорное основание «микст» задается следующим образом. На первом этапе вся площадка разбивается на квадраты. Затем, с использованием генератора случайных чисел, каждому квадрату присваиваются свойства либо «льда со снегом», либо «грунтового основания».

Для организации процесса моделирования движения автомобиля по горизонтальной опорной поверхности необходимо задать характеристики энергетической установки и силовой цепи, которые влияют на формирование реакций. В соответствии с принятыми допущениями необходимо воспользоваться статическими скоростными характеристиками используемого двигателя Мд=Мд(п,сод), где h -положение органа управления подачей топлива (h = 0...1), сод - круговая частота вращения коленчатого вала двигателя. Как правило, скоростные характеристики двигателей бывают двух видов (см. рис. 2.8), которые определяются настройкой топливной аппаратуры и типом регулятора.

Когда перед ступенчатой коробкой передач в трансмиссии устанавливается гидротрансформатор, характеристики момента Мд в математической модели должны определяться совместными статическими характеристиками двигателя и трансформатора. Как правило, характеристики трансформатора задаются в виде зависимости коэффициента трансформации момента К=М2/Мі от кинематического передаточного отношения і=Ю2/соі и зависимости Mt от і, где сої = сод— частота вращения вала двигателя, со2 - частота вращения входного вала в КП, Mi - момент на насосном колесе трансформатора, равный моменту двигателя Мд, Мг - момент на турбинном колесе (на входе в КП).

В процессе моделирования на каждом шаге известными являются лишь CU2=V/RBK ітр и подача топлива h, а для подстановки в дифференциальное уравнение движения необходимо определить Мд=Мі.

Торможение на основании «лед со снегом»

Из рисунков видно, что при торможении без АБС все колеса заблокировались, продольное ускорение центра масс автомобиля ах составило-3,4 [м/с ]. При этом тормозной путь равен 106,18 [м]. Торможение на льду со снегом с АБС-1. Графики изменения параметров моделирования показаны на рис. 3.21 - 3.22. Начальная скорость Vx0 = 27 [м/с]. 70 I \ Л і 1— ЄО S_ 50 n 40Q - є" ЗО - з20 - 4 v 10 " \ і і і і 1 V, 0 12 3 4 S 6 t[c] Рис. 3.21. Угловые скорости колес 0)к1, 6)к2, СОкз, сок4 Рис. 3.22. Продольная скорость центра масс автомобиля Vx

Из рисунков видно, что при торможении с АБС-1 ни одно из колес не заблокировалось, коэффициенты скольжения колес в среднем равнялись 0,11, т.е. оптимальному значению коэффициента скольжения для данного опорного основания. Продольное ускорение центра масс автомобиля ах в среднем составило -3,8 [м/с ]. Тормозной путь равен 94,71 [м].

Торможение на льду со снегом с АБС-2. Графики изменения параметров моделирования показаны на рис. 3.23 - 3.24. Начальная скорость Vx0 = 27 [м/с]. ч Рис. 3.23. Угловые скорости колес й)к] (Ок2, СОкз, С0К4 t[c] Рис. 3.24. Продольная скорость центра масс автомобиля Vx Из рисунков видно, что при торможении с АБС-2 ни одно из колес не заблокировалось, коэффициенты скольжения колес в среднем равнялись 0,11. Продольное ускорение центра масс автомобиля ах в среднем составило -3,8 [м/с ]. Тормозной путь равен 96,35 [м]. Торможение на льду со снегом с АБС-3. Графики изменения параметров моделирования показаны на рис. 3.25 - 3.26. Начальная скорость Vx0 = 27 [м/с]. Рис. 3.25. Угловые скорости колес COKi, С0К2, СОкз, (Ок4 Рис. 3.26. Продольная скорость центра масс автомобиля Vx Из рисунков видно, что при торможении с АБС-3 все колеса заблокировались через 2 секунды после начала торможения, продольное ускорение центра масс автомобиля ах составило в среднем -3,45 [м/с ]. При этом тормозной путь равен 105,04[м].

Из рисунков видно, что при торможении с АБС-4 все колеса заблокировались после 4,5 секунд торможения, продольное ускорение центра масс автомобиля ах составило в среднем -3,5 [м/с ]. При этом тормозной путь равен 102,31 [м].

Сводные данные по торможению на льду со снегом приведены в таблице 4. Из таблицы видно, что применение АБС-1 при торможении на льду со снегом позволяет сократить тормозной путь на 11%, а применение АБС-2 - на 9%. АБС-3 и АБС-4 менее эффективны на данном опорном основании. На рис. 3.29 изображены траектории движения автомобилей без АБС и с АБС.

Траектории движения автомобилей без АБС и с АБС изображены на рис. 3.45. Из рисунка видно, что наиболее управляемое движение обеспечили АБС-1 и АБС-2, причем автомобиль с АБС-1 отклонился от заданной траектории на меньшее расстояние. Полученные траектории объясняются тем, что АБС работали без системы динамической стабилизации (СДС). На практике АБС и СДС должны работать как единая система управления. Но, несмотря на это, алгоритм работы АБС-1 показал наилучший результат.

Траектории движения автомобилей без АБС и с АБС Автомобили с АБС-4 и без АБС развернуло почти на 180 градусов. Численное моделирование торможения автомобиля показало, что алгоритм работы АБС-1 работоспособен и обеспечивает приемлемое качество управления тормозной системой автомобиля на разных типах опорного основания.

Сравнение с экспериментальными данными Предложенный алгоритм работы АБС-1 показал эффективность во всех описанных выше случаях в сравнении с опубликованными алгоритмами (3,4). Поэтому представляется целесообразным оценить работоспособность данного алгоритма с другими алгоритмами, для которых имеются лишь экспериментальные данные результатов торможения автомобиля.

Для оценки эффективности работы АБС смоделируем торможение автомобиля с предложенной АБС (АБС-1) на опорных основаниях «сухой бетон» и «мокрый базальт». Опорное основание «сухой бетон» характеризуется следующими параметрами: //5Jcmax = 0,667; Msymax = 0,667; 0=0,091; S\ = 0,189; / = 0,01. Опорное основание «мокрый базальт»: Msxma =0,125; jusym2CK =0,125; S0 =0,091; Sx =0,189;/= 0,01. Полученные результаты сравниваются с экспериментальными данными работы АБС, разработанной д.т.н. A.M. Ахметшиным и установленной на автомобили ЗИЛ-534330 (снаряженный и груженый) и ЗИЛ-5301 (снаряженный и груженый), а также АБС фирмы «Вабко», установленной на автомобиль ЗИЛ-5301 (снаряженный и груженый). Из таблиц видно, что предложенная АБС удовлетворяет требованиям Правил №13 ЕЭК ООН (є 75 %) при торможении автомобиля на дорогах с высоким и низким коэффициентом сцепления. По эффективности торможения предложенный алгоритм работы АБС не уступает современным разработкам. Как представляется, недостатком этого алгоритма является использование расчетных значений скорости автомобиля, полученных по результатам интегрирования данных акселерометра. Однако применение на автомобиле электронных систем управления, оснащенных современными вычислительными средствами, практически устраняет этот недостаток.

Работа противобуксовочной системы состоит в обеспечении максимально быстрого разгона автомобиля. В процессе работы ПБС регулирует подачу топлива h_pbs и тормозные моменты на колесах машины M_t. Управляющими сигналами являются сигналы hreg и brake(i), і = 1-й. Сигнал brake(i) может принимать одно из трех значений: «1» - увеличить давление в /-м колесном тормозном цилиндре (КТЦ), «-1» - уменьшить давление в і-м КТЦ, «О» - не изменять.

Алгоритм работы ПБС следующий. С колесных датчиков снимаются значения угловых скоростей колес omega_k(i), і = 1-г4, с продольного акселерометра - ускорение автомобиля а. В момент включения водителем ПБС в памяти регулятора сохраняется значение начальной скорости машины, определяемое по показаниям спидометра. Далее скорость автомобиля определяется путем интегрирования ускорения автомобиля. Процесс интегрирования прекращается в момент выключения водителем ПБС. После определения текущей скорости машины производится расчет коэффициентов скольжения для каждого колеса (S(i), і = І-т-4). В случае, если текущее ускорение больше значения a_max_pbs, хранящегося в памяти регулятора, происходит обновление значения ajnaxjpbs и сохранение текущего среднего значения коэффициентов скольжений колес в памяти регулятора в качестве оптимального (S_opt_pbs). Управление подачей топлива производится таким образом, чтобы среднее значение коэффициентов скольжения колес S_sr было равно оптимальному значению S_opt_pbs. Регулирование тормозных моментов на колесах необходимо для обеспечения равенства угловых скоростей колес.

Теоретическое исследование маневра «переставка»

Численное моделирование показало, что предложенный алгоритм работы СДС работоспособен, обеспечивает курсовую и траєкторную устойчивость автомобиля при выполнении маневров, а подсистема предотвращения опрокидывания повышает активную безопасность автомобиля, не допуская отрыва колес.

Как представляется, недостатком этого алгоритма, как в случае с АБС и ПБС, является использование расчетных значений скорости автомобиля, полученных по результатам интегрирования данных акселерометров. Однако применение на автомобиле электронных систем управления, оснащенных современными вычислительными средствами, практически устраняет этот недостаток.

Как было показано, основные проблемы при реализации алгоритмов работы систем активной безопасности связаны с невозможностью точного определения линейной скорости автомобиля. Современные тенденции совершенствования систем активной безопасности связаны, прежде всего, с созданием комплексных систем (поскольку датчиковая аппаратура и исполнительные механизмы одни и те же (см. табл. 7)) и использованием нейросетевых технологий для распознавания параметров динамики системы, которые измерить непосредственно в настоящее время не представляется возможным.

1. Разработан метод прогнозирования подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности, позволяющий повысить эффективность конструкторских разработок и сократить сроки доводочных испытаний. Основу метода составляет новая имитационная математическая модель движения спецавтомобиля по ровной опорной поверхности с произвольными, изменяющимися характеристиками сопротивления и сцепления. При этом рассматриваются режимы торможения, разгона, выполнения типовых маневров соответствующие, в том числе, стандартизованным испытаниям. По результатам исследований на основе сравнения расчетных данных с нормативными показателями делается заключение об эффективности использования рассматриваемой системы активной безопасности. Математическая модель позволяет исследовать системы активной безопасности (АБС, ПБС, СДС) с произвольными алгоритмами работы.

2. Сравнением результатов расчетов и экспериментальных данных установлено, что разработанная новая математическая модель движения спецавтомобиля по ровному горизонтальному основанию пригодна для практического использования при исследовании эффективности систем активной безопасности на совокупности дорожных условий. Относительная погрешность по тормозному пути, замедлению при торможении, предельным скоростям выполнения маневров не превышает 15%.

3. Получено новое выражение для описания коэффициента взаимодействия колеса с опорным основанием в зависимости от скольжения, необходимое для исследования динамики автомобиля при движении по связным грунтам. Выражение весьма удобно для использования, поскольку полностью определяется тремя характерными параметрами, определяемыми экспериментально. Доказано, что при математическом моделировании движения автомобиля по ровному опорному основанию использование полученной зависимости позволяет достичь точности, приемлемой для исследования работы систем активной безопасности.

4. По результатам имитационного моделирования движения спецавтомобиля в различных дорожных условиях при торможении, разгоне, выполнении маневров установлено, что применение систем АБС, СДС и ПБС повышает подвижность спецавтомобиля. В тоже время использование систем активной безопасности практически позволяет исключить отрицательное влияние разнесенного по контуру автомобиля бронирования на устойчивость и управляемость. С другой стороны, установка на спецавтомобиль систем активной безопасности в случае, если на базовом шасси использование этих систем не предусмотрено, позволяет разработчикам спецмашин повышать уровень защищенности.

5. Применение АБС позволяет обеспечить устойчивость и управляемость автомобиля при торможении и по предложенному алгоритму добиться значения коэффициента использования тормозной силы равному 0,97. Применением ПБС удается повысить устойчивость автомобиля при разгоне и приемистость до 12%. Применение системы динамической стабилизации с отдельными подсистемами, обеспечивающими траєкторную и курсовую устойчивость, позволяет обеспечить неизменность радиуса поворота автомобиля в функции угла поворота руля вне зависимости от условий движения. Доказано, что использование в СДС разработанной подсистемы предотвращения опрокидывания, работающая по критерию не превышения заданного порогового бокового ускорения, позволяет повысить безопасность спецавтомобиля.

Похожие диссертации на Прогнозирование характеристик подвижности спецавтомобиля, оснащенного системами активной безопасности