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

Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Андреев Максим Андреевич

Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой
<
Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой
>

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

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

Андреев Максим Андреевич. Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой: диссертация ... кандидата технических наук: 05.05.03, 05.04.13 / Андреев Максим Андреевич;[Место защиты: Московский государственный технический университет им.Н.Э.Баумана,http://www.bmstu.ru/ps/ - Андреев].- Москва, 2014.- 175 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования . 9

1.1. Требования к пневмогидравлическим системам подрессоривания многоосных колёсных машин 9

1.2. Обзор и классификация управляемых систем подрессоривания 10

1.3. Особенности моделирования пневмогидравлической подвески 27

1.4. Выводы по главе 1 . 28

Глава 2. Математическое моделирование управляемой пневмогидравлической подвески . 30

2.1. Требования к математической модели, основные допущения 30

2.2. Математическая модель механической части подвески . 33

2.3. Математическая модель пневмогидравлических устройств пневмогидравлической рессоры . 38

2.3.1. Уравнения модели трения в уплотнениях подвижных соединений 38

2.3.2. Уравнения модели рабочей жидкости в полостях пневмогидравлической рессоры 41

2.3.3. Уравнения модели газа в полостях гидравлических аккумуляторов 43

2.4. Математическая модель балонного гидроаккумулятора 45

2.5. Математическая модель поршневого гидроаккумулятора . 46

2.6. Математическая модель цилиндрического золотникового распределителя . 48

2.7. Проверка адекватности математической модели . 50

2.7.1. Условия испытаний пневмогидравлической рессоры и экспериментальный стенд . 50

2.7.2. Методика испытаний . 55

2.7.3. Верификация математической модели 57

2.8. Выводы по главе 2 63

Глава 3. Способ регулирования пневмогидравлической подвески в процессе движения по неровностям . 64

3.1. Структура системы автоматического регулирования пневмогидравлической рессоры . 66

3.2. Закон управления пневмогидравлической рессоры 72

3.3. Методика обоснования параметров системы автоматического регулирования с эталонной моделью . 83

3.3.1. Обоснование требуемой гидравлической проводимости электрогидравлического усилителя 83

3.3.2. Выбор метода исследования динамики системы подрессоривания 86

3.3.3. Исследование динамики пневмогидравлической рессоры на упрощённой нелинейной математической модели . 90

3.3.4. Алгоритм выбора параметров системы автоматического регулирования . 96

3.4. Выводы по главе 3 101

Глава 4. Оценка эффективности разработанного способа регулирования путём имитационного моделирования работы пневмогидравлической рессоры в процессе движения многоосной колёсной машины по неровностям 102

4.1. Объект моделирования . 102

4.2. Реакция системы регулирования на изменение положения центра масс многоосной колёсной машины 103

4.3. Преодоление траншеи с использованием статических алгоритмов 105

4.4. Исследование системы регулирования пневмогидравлической рессоры при движении многоосной колёсной машины по неровностям 107

4.4.1. Движение многоосной колёсной машины по дорогам различной категории без системы регулирования 108

4.4.2. Движение МКМ по дорогам различной категории с системой регулирования 116

4.4.3. Влияние погрешности измерений на эффективность работы системы управления подвеской 124

4.4.4. Влияние частоты дискретизации системы управления 129

4.5. Алгоритм включения системы регулирования 132

4.6. Выводы по главе 4 . 134

Общие результаты и выводы 136

Список литературы

Введение к работе

Актуальность темы. В рамках реформы Вооружённых сил России 2008-2020 гг., которая осуществляется в 3 этапа до 2015 г. планируется перевооружить армию новой техникой на 30%, а до 2020 г. не менее чем на 70%. Автомобильная техника является самым массовым классом машин в Вооружённых силах, в то время как доля старой техники по состоянию на 2012-й год составляет около 57%. Важную роль в автомобильном парке ВС РФ играют многоосные колёсные машины, являющиеся составной частью современных ударных комплексов.

К эксплуатационным показателям многоосных колёсных машин в связи со спецификой тактических приёмов применения, устанавливаемых на них систем вооружения, предъявляются жёсткие требования. В частности, современные мобильные комплексы должны ходить как по дорогам, так и по неразведанной местности, что существенно ужесточает требования к проходимости и способности преодолевать единичные препятствия (эскарп, контрэскарп, траншея и др.).

Опорная проходимость автомобиля зависит от эффективности ис
пользования несущих свойств грунта и определяется главным образом конст
рукцией движителя и трансмиссии автомобиля. Профильная проходимость
автомобиля на конкретной дороге определяется его компоновкой,

геометрическими параметрами, диаметром и числом колёс, позволяющими машине преодолевать профильные препятствия.

Управляемая система подрессоривания, позволяет обеспечить

равномерное распределение нагрузок по осям многоосной колёсной машины с целью улучшения тягово-сцепных возможностей и позволяет осуществлять управление вертикальным положением колёс, что в свою очередь радикально улучшает профильную проходимость.

Поэтому совершенствование систем управления подвеской, проводимое с целью повышения проходимости многоосной колёсной машины, является актуальной задачей.

Цели и задачи. Целью диссертационной работы является улучшение
проходимости многоосной колёсной машины путём применения способов
регулирования пневмогидравлической подвески, направленных на

стабилизацию параметров упругой характеристики пневмогидравлической рессоры вне зависимости от воздействия кинематического и динамического возмущения.

Для достижения намеченной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

  1. Разработка нелинейной математической модели регулируемой пневмогидравлической рессоры, учитывающей особенности функционирования рессоры в составе объекта, протекающих гидро- и газодинамических процессов и трение в уплотнениях гидроцилиндра.

  2. Экспериментальное исследование с целью проверки адекватности и точности математической модели управляемой пневмогидравлической рессоры.

  1. Разработка способа регулирования пневмогидравлической рессоры, позволяющего стабилизировать параметры упругой характеристики в условиях кинематического и динамического возмущения.

  2. Разработка закона управления пневмогидравлической рессорой, позволяющего поддерживать заданное распределение статических нагрузок по осям многоосной колёсной машины, изменять статическое значение дорожного просвета и вертикальное положение колеса в процессе движения по неровностям.

  3. Исследование динамики системы автоматического регулирования пневмогидравлической рессоры с целью обоснованного выбора типа распределительного устройства, а также предъявления технических требований.

Методы исследования

Исследования проводились с использованием численных методов моделирования работы пневмогидравлической рессоры, а также движения многоосной колёсной машины по неровностям; численных методов решения систем нелинейных алгебраических уравнений; методов теории автоматического регулирования; методов гидрогазодинамики.

Экспериментальные исследования основывались на использовании опытных образцов пневмогидравлических рессор и современных методов испытаний.

Объектом исследования является управляемая система подрессоривания многоосной колёсной машины, составной частью которой является пневмогидравлическая рессора.

Научная новизна

Новизна полученных результатов работы заключается в следующем:

разработан способ регулирования пневмогидравлической рессоры, который отличается от известных тем, что позволяет регулировать параметры упругой характеристики в процессе движения многоосной колёсной машины по неровностям;

создан закон управления пневмогидравлической рессорой, особенностью которого является возможность поддержания равномерного распределения статических нагрузок по осям многоосной колёсной машины, а также возможность изменения статического значения дорожного просвета и вертикального положение колеса в процессе движения по неровностям;

создана математическая модель пневмогидравлической рессоры, которая отличается от существующих тем, что учитывает нестационарность работы комбинированных уплотнений;

разработана новая методика определения требований к динамическим характеристикам распределительных устройств системы регулирования пневмогидравлической рессоры, а также расчёта параметров регуляторов системы автоматического регулирования пневмогидравлической рессоры, которая отличается тем, что в её основе лежит оценка влияния относительной амплитуды

гармонического колебания на собственной частоте

электрогидравлического усилителя на переходные процессы.

Практическая ценность. Разработанный способ и законы управления
позволяют стабилизировать параметры упругой характеристики
пневмогидравлической рессоры в процессе движения многоосной колёсной
машины по неровностям при минимальных энергетических затратах на
регулирование. Методики определения технических требований к
распределительным устройствам системы регулирования

пневмогидравлической рессорой, методики обоснованного выбора их типа и требований к информационному полю системы управления могут быть использованы в КБ автомобильных заводов на стадии проектирования перспективных многоосных колёсных машин. Разработано программное обеспечение для реализации законов управления пневмогидравлической рессорой.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы являются составной частью отчёта по ОКР «Платформа - О/МГТУ». Результаты работ внедрены на ОАО «КАМАЗ» и в учебный процесс кафедры гидромеханики, гидромашин и гидропн6евмоавтоматики МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались:

на заседаниях кафедры гидромеханики, гидромашин и гидропневмоавтоматики МГТУ им. Н.Э. Баумана. Москва, 2011-2014;

на научном семинаре кафедры колёсных машин МГТУ им. Н.Э. Баумана. Москва, 2013;

на 16-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика». Москва, 2012;

на 17-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» Москва, 2013;

на научно-технических советах в рамках ОКР «Платформа-О/МГТУ». Москва, 2011-2014;

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражена в 8 научных работах (из перечня ВАК РФ - 3 статьи) общим объёмом 9,73 п.л.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов по работе, списка литературы (63 наименования) и приложения. Содержание работы изложено на 174 страницах машинописного текста, в том числе 83 рисунка, 9 таблиц.

Обзор и классификация управляемых систем подрессоривания

В настоящее время в системах подрессоривания транспортных средств получили широкое распространение системы, основным элементом которых является пневмогидравлическая рессора (ПГР). В ПГР роль упругих элементов выполняет сжимающийся газ. Жидкость выполняет функции промежуточного тела, отделяющего газ от движущихся металлических частей.

ПГР находят широкое применение в подвесках многоосных колёсных машин (МКМ), а также быстроходных гусеничных машин (БГМ) [1-5], легковых и грузовых машин [6-8]. В отличие от систем подрессоривания с металлическими листовыми рессорами, торсионами и пружинами, пневмогидравлические рессоры обладают рядом преимуществ.

Современные конструкции ПГР позволяют обеспечивать приемлемый ресурс при достаточно высоких уровнях давлений, что делает силовую часть (гидроцилиндр) достаточно компактным. ПГР обладает благоприятной с точки зрения плавности хода нелинейной характеристикой, форма которой обеспечивается термодинамическим законом сжатия рабочего тела (газа) в гидроаккумуляторе. Гидроаккумуляторы ПГР могут быть размещены на определённом расстоянии от гидроцилиндра, что положительно сказывается на компонуемости (возможность размещения в бронируемых объёмах) [9]. Отдельно необходимо отметить хорошую регулируемость ПГР.

Рядом авторов были сформулированы требования к подвеске большегрузных транспортных средств [10, 30, 31, 32, 33]: нелинейная упругая характеристика, обусловливающая высокую плавность хода, малые поперечные крены, отсутствие ударов в ограничители, хорошую устойчивость;

Обзор и классификация управляемых систем подрессоривания Толчком к развитию управляемых систем подрессоривания послужило повышение эксплуатационных скоростей. В настоящее время распространение таких систем становится всё шире. Рядом авторов была создана классификация по небольшому числу взаимозаменяемых признаков, разработана морфологическая матрица схемных решений регулируемых подвесок [3]. Ф.Цвикки предложил морфологический анализ и синтез технических решений [11, 12].

Таким образом, можно выделить две большие группы управляемых подвесок: со статическим и с динамическим регулированием.

Под статическим регулированием (регулирование производится по осредненным значениям параметров) понимается изменение параметров пассивных элементов подвески при изменении условий движения автомобиля с целью адаптации к этим новым условиям движения. Под условиями движения можно понимать: скорость, загрузку, качество дорожной поверхности и др. В стационарном режиме, т.е. когда условия движения не меняются, регулирование не производится. Таким образом, цель статического регулирования - оптимальное соответствие параметров пассивных элементов подвески каждому стационарному режиму движения.

К подвескам такого типа можно отнести подвеску с регулированием сопротивления амортизаторов, которая впервые была использована на автомобиле «Мерседес-600» в 60-х годах, двухобъёмные пневматические подвески с управлением по способу, предложенному Густомясовым А.Н. [13]. Акопян Р.А. в работе [14] провёл обзор конструкций регулятора уровня, в том числе с изменением номинала статического хода в зависимости от условий движения [15, 16]. Основным режимом работы данных систем является нерегулируемый пассивный режим, а регулирование осуществляется для перехода от одной структуры к другой.

Под динамическим регулированием понимается управление колебаниями подрессоренной массы посредством переменного во времени дополнительного силового воздействия на корпус автомобиля со стороны подвески. Силовое воздействие создаётся либо активными элементами в подвеске, работающими от внешнего источника энергии, либо изменением параметров пассивных элементов подвески. В случае с подводом энергии извне, системы с динамическим регулированием называют активными, в случае с регулированием текущих значений параметров пассивных элементов системы известны как полуактивные.

В работах [17, 18, 19] содержится обзор работ по активным первичным подвескам автомобилей. Теоретические аспекты активных виброзащитных систем для общего случая подрессоривания твёрдого тела, а также частных случаев, например для подвески сиденья водителя, исследовали многие учёные: Балагула В. Я., Гайцгори М.М., Генкин М.Д., Яблонский В.В., Елисеев С.А, Иносов С. В., Синев А. В., Фурман Ф.А. и др. [20-28]. Применительно к автомобилям активное подрессоривание рассматривали в своих работах Кольцов В.И., Фурунжиев Р.И., Останин А.Н., Шарапов В.Д., зарубежные учёные: Саттон X. Б., Томпсон А. Г. и др. [39-43]. Исследователями отмечается, что наиболее эффективны с точки зрения плавности хода активные подвески.

Активные подвески могут быть двух принципиально различных типов. В подвесках первого типа отсутствуют пассивные упруго-демпфирующие элементы. При этом корпус автомобиля связывается с колесами посредством неупругих звеньев, имеющих возможность изменения хода подвески по управляющему сигналу [42-44]. Такого рода системы предпочтительно создавать с управлением по возмущению (принцип Понселе) [45].

Математическая модель пневмогидравлических устройств пневмогидравлической рессоры

Разработка управляемой подвески, отвечающей этим требованиям должна проводиться путём моделирования движения МКМ с учётом особенностей динамических процессов, протекающих в ПГР. Математическому моделированию в литературе уделяется значительное внимание [1, 9, 53].

Отмечается, что особое место при описании математических моделей рабочих процессов ПГР занимает рассмотрение процессов сжатия-расширения газа. Из анализа, выполненного в работе [54], видно, что теоретическое определение термодинамических параметров газа связано с решением системы нелинейных дифференциальных уравнений, составленной на основе уравнений первого и второго начал термодинамики, а также уравнений теплопроводности. Решение этих уравнений в аналитическом виде практически невозможно. Поэтому на практике часто процессы сжатия-расширения газа описываются уравнением политропы с показателем п [55, 56]. Такое допущение позволяет получить относительно простые зависимости для расчета характеристик ПГР. Но, с точки зрения термодинамики, уравнение политропы не учитывает необратимость процессов сжатия-расширения газа и неустановившийся характер теплообменных процессов, что приводит к существенным отклонениям в описании характеристик ПГР [1, 57]. Поэтому многие авторы признают, что использование уравнения политропы для расчёта динамических характеристик имеет ограниченное применение [56, 57, 16].

Рассматривая рабочие процессы в ПГР, нельзя не остановиться на вопросе о гидравлических сопротивлениях и о сухом трении в уплотнениях. Как показывает практика, именно эти два вида неупругих сопротивлений являются основными источниками тепловыделений в ПГР. Как показывают проводившиеся исследования, силы сухого трения в ПГР, обусловленные большим предварительным натягом в уплотнениях, могут достигать значительных величин [55, 56, 59] и должны учитываться в математических моделях ПГР.

Как уже отмечалось, основной целью данной работы является улучшение проходимости многоосной колёсной машины путём применения способов регулирования пневмогидравлической подвески, направленных на стабилизацию параметров упругой характеристики пневмогидравлической рессоры вне зависимости от воздействия кинематического и динамического возмущения. Таким образом, для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

1. Разработка нелинейной математической модели регулируемой пневмогидравлической рессоры, учитывающей особенности функционирования рессоры в составе объекта, протекающих гидро- и газодинамических процессов и трение в уплотнениях гидроцилиндра.

2. Экспериментальное исследование с целью проверки адекватности и точности математической модели управляемой пневмогидравлической рессоры.

3. Разработка способа регулирования пневмогидравлической рессоры, позволяющего стабилизировать параметры упругой характеристики в условиях кинематического и динамического возмущения.

4. Разработка закона управления пневмогидравлической рессорой, позволяющего поддерживать заданное распределение статических нагрузок по осям многоосной колёсной машины, изменять статическое значение дорожного просвета и вертикальное положение колеса в процессе движения по неровностям.

5. Исследование динамики системы автоматического регулирования пневмогидравлической рессоры с целью обоснованного выбора типа распределительного устройства, а также предъявления технических требований.

В рамках решения задачи адаптивного управления пневмогидравлической подвеской остро стоит задача исследования свойств пневмогидравлических рессор различных конструкций. Типы конструкций могут значительно отличаться у различных типов машин. В работе [30] проведён анализ существующих конструкций пневмогидравлических устройств и разработан И-ИЛИ-граф вариантов структурных решений (смотри Рис. 2.1)

Требования к математической модели динамики управляемой пневмогидравлической подвески определяются совокупностью задач, при решении которых должна быть получена необходимая информация для оценки качества управления при движении транспортного средства по неровностям, а также при воздействии других внешних факторов, влияющих на свойства реальной пневмогидравлической рессоры. Основные требования:

Методика обоснования параметров системы автоматического регулирования с эталонной моделью

Система с автоматическим регулированием параметров упругой характеристики состоит из ПГР как объекта регулирования и автоматического регулятора. Регулятор включает в себя блок эталонной математической модели ПГР, который, реагирует на изменение перемещения поршня гидроцилиндра и формирует желаемые значения давления в полостях гидроаккумуляторов, соответствующие заложенному закону регулирования; регуляторов давления в количестве соответствующем количеству полостей ПГР, соединённых с гидроаккмуляторами (в данном случае – два), которые служат для формирования регулирующего воздействия. Для осуществления регулирующего воздействия регулятор давления содержит в себе гидравлическое распределительное устройство (ГУ).

Распределительное устройство может соединять полость гидроаккумулятора ПГР либо с напорной линией гидросистемы, либо со сливной. Регулирование осуществляется посредством устройства управления по показанию устройства, измеряющего давление в соответствии с заданные законом регулирования давления.

Таким образом, целью регулирования является поддержание значений давлений в полостях гидроаккумуляторов ПГР на уровне, задающимся блоком эталонной математической модели как функция от положения поршня гидроцилиндра. Исходя из положений, описанных выше, очевидно, что результатом регулирования будет совпадение с заданной точностью упругой характеристики ПГР с заложенной в эталонной статической модели.

Рассмотрим пример работы системы автоматического регулирования ПГР с эталонной статической моделью.

Пусть в начальный момент времени физическое состояние ПГР полностью соответствует состоянию эталонной математической модели. В этом случае при любом положении поршня ПГР, давления в полостях гидроаккумуляторов будут равны желаемым значениям давлений, т.е. ошибка регулирования регуляторов давлений будет равна нулю. В случае если, например, в гидроаккумуляторе поршневой полости уменьшится количество жидкости, давление при любом положении поршня гидроцилиндра будет меньше эталонного, что вызовет положительное рассогласование регуляторов давления и, как следствие – подкачку рабочей жидкости. При этом, процесс кинематического возмущения ПГР не будет приводить к знакопеременному характеру ошибки регулирования, что позволяет судить о том, что это существенно не повлияет на время регулирования. 3.2. Закон управления пневмогидравлической рессорой

Закон управления ПГР устанавливает зависимость между желаемыми значениями давлений, перемещением поршня ПГР и задающим воздействием с верхнего уровня управления. Зависимость между желаемыми значениями давлений и перемещением поршня ПГР определяется исходя из желаемой упругой характеристики. Связь с задающим воздействием определяется требуемым законом управления подвески МКМ.

Закон управления должен с одной стороны с достаточной степенью точности описывать физические процессы, протекающие в ПГР во всём диапазоне регулирования (для обеспечения минимального энергопотребления), а с другой стороны - описываться минимальным количеством параметров для удобства интегрирования в систему управления подвеской. Для разрешения этого противоречия используется модель работы идеального газа по политропному термодинамическому процессу с учётом конструктивных параметров ПГР. В этом случае сохраняется описание характеристик давлений, описанное выше. Из уравнений (3.1) и (3.2) следует, что характеристики давлений помимо перемещения поршня гидроцилиндра

Таким образом, в качестве параметра, варьирующимся в зависимости от задающего воздействия может выступать давление в статическом положении поршня гидроцилиндра р0А для поршневой полости и ров для штоковой полости. На Рис. 3.4. показано семейство характеристик давления в зависимости от изменения параметра р0. POAI P0A2 РОАЗ x0 Перемещение поршня гидроцилиндра Рис. 3.4. Семейство характеристик давления в зависимости от изменения параметра

Очевидно, что существуют ограничения по варьированию параметра 0, связанные с выходом давления за границы максимально допустимого и с опорожнением гидроаккумуляторов. Соблюдение этих ограничений гарантирует безопасную работу ПГР во всём диапазоне перемещений.

Таким образом, можно сделать промежуточные выводы.

1. Параметры конструкции ПГР оказывают непосредственное влияние на вид упругой характеристики, поэтому синтез закона управления должен осуществляться совместно с синтезом конструктивных параметров ПГР.

2. В качестве параметров, варьирующихся в зависимости от управляющего воздействия, могут выступать давления 0 и 0 в статическом положении ПГР.

3. При расчёте закона управления необходимо учитывать ограничения, связанные с выходом давления за границы максимально допустимого и с опорожнением гидроаккумуляторов.

Преодоление траншеи с использованием статических алгоритмов

Видно, что среднее значение ошибки по силе при работе системы регулирования не превышает 1,4%, а СКО ошибки не более 10% при движении МКМ с любой скоростью меньше максимально допустимой для конкретной категории дороги. Относительно большие значения СКО ошибки воспроизведения упругой характеристики по силе объясняются отличием эталонной характеристики ПГР от действительной. Однако же, это отличие не мешает устранять ошибку по среднему значению.

Проанализируем энергетические затраты на регулирование подвески МКМ. На Рис. 4.28 показан график средней потребляемой мощности системы регулирования в зависимости от скорости движения МКМ по дорогам различной категории.

Среднее значение потребляемой мощности при движении по дороге 1-й категории при постоянной работе системы регулирования не превышает 3 кВт, по дороге 2-й категории – 7 кВт, 3-й категории – 15 кВт, 4-й категории – 19 кВт. Таким образом для МКМ подобного класса среднее потребление мощности при движении по дорогам любой категории не превышает 5-10% максимальной мощности двигателя.

Данные расчётов были получены для системы с бесконечно большой частотой дискретизации управляющей аппаратуры и без учёта погрешностей измерительной аппаратуры. Для того, чтобы сформулировать требования к информационному полю системы регулирования, необходимо оценить влияние этих параметров на качество регулирования.

Для исследования зависимости эффективности работы системы управления подвеской проводилось моделирование движения МКМ по дорогам 1-й и 4-й категории с различными скоростями. Имитация ошибки измерения в математической модели проводилась путём ввода в сигнал датчика белого шума. Дисперсия ошибки определялась по следующим зависимостям: датчик относительного перемещения поршня гидроцилиндра (прогиба подвески).

Проанализируем эффективность системы регулирования с учётом погрешности измерений датчиков давления. Критерий оценки должен быть сформулирован в относительных единицах, что позволит сравнивать эффективность работы системы в различных условиях работы. В качестве основного параметра, отражающего эффективность работы системы можно считать среднюю ошибку по силе, поэтому в качестве относительной величины принимается значение силы в статическом положении ПГР. Неточность измерений носит случайный характер и в общем случае может привести и к уменьшению средней ошибки по силе, поэтому критерий должен оценивать изменение относительно идеальной системы, а не относительно нулевой ошибки. Кроме того, на системы регулирования ПГР различных колёс погрешность может сказаться по разному, поэтому необходимо оценивать максимальную погрешность. С учётом этих требований критерий запишется следующим образом:

Нетрудно заметить, что коэффициент неточности регулирования К при нулевой погрешности будет равен нулю. График влияния погрешности измерения на эффективность системы регулирования при движении с различными скоростями по различным категориям дорог показан на Рис. 4.29.

Видно, что погрешность измерения датчиков давления в относительно малой степени влияет на эффективность системы регулирования. При погрешности измерения 10% точность системы регулирования уменьшается не более чем на 4%. Причём на эффективность практически не влияет скорость движения МКМ и категория дороги.

Проведём оценку влияния точности датчиков давления на энергетические характеристики системы регулирования. На Рис. 4.30 показан график изменения средней потребляемой мощности системы регулирования от погрешности измерения датчиков давления при движении МКМ с различными скоростями по дорогам различных категорий.

Как видно из графика, потребляемая мощность в большой степени зависит от точности измерения датчиков. Видно, что при увеличении погрешности измерений выше 5% значение потребляемой мощности выходит на максимальнe. величину и практически сравнивается для всех значений скорости движения МКМ по дороге любой категорий. В общем и целом, наблюдается зависимость потребляемой мощности от точности измерения давления близкая к квадратичной, что накладывает строгие требования к измерительной аппаратуре.

Проанализируем по тем же критериям влияния точности измерения положения поршня гидроцилиндра ПГР. На Рис. 4.31 показана зависимость эффективности системы регулирования от погрешности измерения положения поршня гидроцилиндра ПГР.

Похожие диссертации на Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характристикой