Mathematical modeling of the movement of a tracked vehicle using the RecurDyn application package

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Mathematical modeling of motion allows at the design stage to assess the impact of the design and operational parameters of tracked vehicles on their performance, determine the qualitative and quantitative performance indicators, and consider controllability issues. The use of the RecurDyn application with a library of specialized extension packages allows to obtain a mathematical model of the vehicle, taking into account its design with a specified degree of detail. A model of a tracked vehicle with a torsion bar suspension was developed using the Professional extension packs and the Track (HM) library of the Toolkit extension package. It allows simulating standard maneuvers on various supporting surfaces. The CoLink extension package implements a control model that ensures the movement of the tracked vehicle along a given trajectory. The basis for the development of the motion control model is a technique based on predicting the position of the vehicle after a given forecast time. As a control, the speed difference between the leading and lagging tracks was adopted. It ensures movement along a given trajectory. The difference in speeds ∆V is determined using PID – regulation by the values of the lateral deviation of the vehicle from the given trajectory and the angular deviation of the longitudinal axis of the vehicle from the tangent to the trajectory in the predicted position. The control model allows to simulate the movement of a vehicle with a differential and a planetary rotation mechanism. The simulation of movement along a circular trajectory and the snake maneuver was carried out. The movement of a tracked vehicle with a planetary steering mechanism on a solid support surface with a friction 0.7 coefficient was simulated.

Based on the simulation results, a conclusion about the adequacy of the mathematical model of the tracked vehicle and the performance of the presented motion control model was made. The developed model allows simulating various maneuvers of a tracked vehicle to assess the stability of movement and controllability, to determine the rational parameters of the tracked mover based on the results of simulation of movement at various heights of irregularities and speeds of movement.

About the authors

Vladimir I. Poddubnyy

Polzunov Altai State Technical University

Author for correspondence.
Email: poddubny@list.ru

DSc in Engineering

Russian Federation, Barnaul

References

  1. Dmitriyev A.A., Chobitok V.A., Tel’minov A.V. Teoriya i raschet nelineynykh sistem podressorivaniya gusenichnykh mashin [Theory and calculation of non-linear suspension systems for tracked vehicles]. Moscow: Mashinostroyeniye Publ., 1976. 207 p.
  2. Kotiyev G.O. Prognozirovaniye ekspluatatsionnykh svoystv sistem podressorivaniya voyennykh gusenichnykh mashin: avtoref. dis. … d-ra tekhn. nauk [Forecasting the performance properties of suspension systems for military tracked vehicles: Dissertation for Degree of DrSc in Engineering]. Moscow, 2000, 25 p.
  3. Savochkin V.A., Sharipov V.M., Smirnov I.A., Shishanov S.M., Tarasova L.I. Method for choosing rational parameters of the suspension system of a high-speed tracked vehicle. Traktory i sel’khozmashiny. 2015. No 3, pp. 18−21 (in Russ.).
  4. Yagubov V.F., Strelkov A.G., Shapkin A.N. Analysis of the controlled curvilinear motion of high-speed tracked vehicles. Traktory i sel’khozmashiny. 2012. No 4, pp. 12−18 (in Russ.).
  5. Naumov V.N., Mashkov K.Yu., Pekhterev A.A., Rubtsov V.I. Algorithm for preventing uncontrolled movement of caterpillar robots. Izvestiya YUFU. Tekhnicheskiye nauki. 2017. No 1 (186), pp. 29−42 (in Russ.).
  6. Nakaznoy O.A. Analytical dependence of the critical skid speed of a high-speed tracked vehicle on its oscillations. Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii, 2013, vyp. 10 (in Russ.). URL: http://engjournal.ru/catalog/ machin/ transport/973.html
  7. D’yakonov V.P. Matlab 6.5+Simulink 4/5 [Matlab 6.5+Simulink 4/5]. Moscow: SOLON-Press Publ., 2002. 768 p.
  8. Poddubnyy V.I., Pavlyuk A.S., Poddubnaya M.L. Development of mechatronic models of mechanical systems using the CAMeL-View application. Polzunovskiy vestnik. 2013. No 4/3, pp. 110−116 (in Russ.).
  9. Poddubnyy V.I., Trekhtler A., Yyeker K.P., Kharchenko Ye., Varkentin A. Modeling an active suspension for a cross-country vehicle and assessing the possibility of using it to reduce the load on a wheel with a damaged tire. Mekhatronika avtomatizatsiya, upravleniye. 2013. No 9. pp. 47−50 (in Russ.).
  10. Poddubnyy V.I., Poddubnaya M.L. Development of mathematical models of mechanical systems using the RecurDyn application package. Polzunovskiy vestnik. 2015. No 1, pp. 57−62 (in Russ.).
  11. Korostelev S.A., Nechayev K.S., Bokin D.P. Influence of loading modes on the mechanical characteristics of the material of the rubber elements of the silentblock of caterpillar mover. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2009. No 1 (51), pp. 46−52 (in Russ.).
  12. Korostelev S.A., Tselishchev V.A., Kashirskiy D.Yu. Experimental determination of the characteristics of the rubber elements of the silentblock caterpillar mover. Polzunovskiy vestnik. 2012. No 1/1, pp. 146−150 (in Russ.).
  13. Sergeyev L.V. Teoriya tanka [Tank theory]. Moscow: Izdaniye akademii bronetankovykh voysk Publ., 1973. 495 p.
  14. Poddubnyy V.I., Trekhtler A., Varkentin A, Kryuger M. Mechanical and mathematical model of a tracked vehicle for the development of an innovative propulsion and suspension system. Vestnik mashinostroyeniya. 2017. No 3, pp. 46−50 (in Russ.).
  15. Universal’nyy mekhanizm 7.0. Modelirovaniye dinamiki gusenichnykh mashin. Rukovodstvo pol’zovatelya [Mechanism 7.0. Modeling the dynamics of tracked vehicles. User guide.]. 2012. URL: http://www.universalmechanism.com/download/70/rus/18_um_caterpillar.pdf (accessed: 30.03.2020).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. 3D-model of a tracked vehicle with torsion bar suspension

Download (62KB)
3. Fig 2. The RecurDyn dialog box with silentblock parameters

Download (216KB)
4. Fig. 3. The dialog box with parameters for track contact with a solid support surface

Download (183KB)
5. Fig. 4. The dependence of the dynamic coefficient of sliding friction on the sliding speed

Download (183KB)
6. Fig. 5. Driver model

Download (30KB)
7. Fig. 6. The trajectory for a given movement along a circle with a radius of 25 meters

Download (100KB)
8. Fig. 7. The torque on the right and left drive sprockets

Download (165KB)
9. Fig. 8. Left and right track speeds

Download (104KB)
10. Fig. 9. Set and implemented trajectory when performing the snake maneuver

Download (128KB)

Copyright (c) 2021 Poddubnyy V.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».