Метод разработки электронной системы управления криволинейным движением быстроходной гусеничной машины с двухпоточной трансмиссией

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Совместно с ростом средних скоростей движения быстроходных гусеничных машин (БГМ) растут и требования к управляемости и безопасности движения. Актуальным для БГМ является вопрос обеспечения бесступенчатого изменения радиуса поворота при криволинейном движении. Существующие схемы механизмов поворота могут обеспечить данное требование, но при этом обладают определенными недостатками и не позволяют применять электронные системы, повышающие безопасность движения и снижающие требования к квалификации механиков-водителей.

Цель работы — синтез законов управления двухпоточной трансмиссией с гидрообъемным механизмом поворота (ГОМП), управляемым электромеханическим актуатором, исключающим «жесткую» связь между штурвалом и механизмом регулирования рабочего объема ГОМП.

Методы: исследования основываются на применении имитационного моделирования и обеспечении функционирования разрабатываемых моделей в режиме реального времени, а также включают в себя синтез алгоритмов управления механическими системами транспортного средства для бортовых контроллеров управления с проведением оценки их адекватности в виртуальном и полунатурном экспериментах.

Результаты: реализован метод разработки систем управления (СУ), позволяющий проводить разработку и отладку СУ при отсутствии опытного образца БГМ. При использовании описанного метода сокращается общее время разработки и отладки алгоритмов СУ. Применимость данного метода доказана на примере разработки СУ криволинейным движением БГМ с двухпоточной трансмиссией.

Заключение: поставленная цель достигнута, проведенная работа показывает состоятельность приведенного метода разработки СУ.

Об авторах

Николай Викторович Бузунов

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: buzunovnv@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0007-6614-6378
SPIN-код: 8319-7051

канд. техн. наук, доцент кафедры «Колесные машины»

Россия, Москва

Вячеслав Васильевич Иваненков

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: ivanenkov@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0009-7426-2605
SPIN-код: 4346-9530

канд. техн. наук, доцент кафедры «Робототехнические системы и мехатроника»

Россия, Москва

Роман Дмитриевич Пирожков

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: pirozhkov@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0000-0302-9181
SPIN-код: 9308-8299

аспирант кафедры «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы»

Россия, Москва

Борис Борисович Косицын

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: kositsyn_b@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2131-2738
SPIN-код: 2005-7528

доцент, д-р техн. наук, профессор кафедры «Колесные машины»

Россия, Москва

Георгий Олегович Котиев

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: kotievgo@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7884-157X
SPIN-код: 8963-6431

профессор, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Колесные машины»

Россия, Москва

Список литературы

  1. Ziye Z., Haiou L., Huiyan C., et al. Kinematics-aware model predictive control for autonomous high-speed tracked vehicles under off-road conditions // Mechanical Systems and Signal Processing. 2019. Vol. 123. P. 333–350. doi: 10.1016/j.ymssp.2019.01.005
  2. Zhou T., Angeles J., Hassani F. Dynamic modeling and trajectory tracking control of unmanned tracked vehicles // Robotics and Autonomous Systems. 2018 Vol. 110. P. 102–111. doi: 10.1016/j.robot.2018.09.008
  3. Чобиток В.А. Теория движения танков и БМП. М.: Воениздат, 1984.
  4. Забавников Н.А. Основы теории транспортных гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1975.
  5. Держанский В.Б., Тараторкин И.А., Жебелев К.С. Исследование динамики управляемого движения быстроходных гусеничных машин // Вестник ЮУрГУ. 2006. №11. С. 114–121.
  6. Tang S., Yuan S., Hu J., et al. Modeling of steady-state performance of skid-steering for high-speed tracked vehicles // J. Terramechanics. 2017. Vol. 73. P. 25–35. doi: 10.1016/j.jterra.2017.06.003
  7. Алябьев В.А., Кондаков С.В., Малаховецкий А.А. и др. Цифровой двойник быстроходной гусеничной машины с бортовым гидрообъемным механизмом поворота // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2022. Т. 22, № 2. С. 59–70.
  8. Бузунов Н.В. Метод разработки законов управления нагружателем рулевого колеса при отсутствии «жесткой» связи в системе управления поворотом колесных машин: дисc. … канд. техн. наук. М., 2017.
  9. Косицын Б.Б., Котиев Г.О., Мирошниченко А.В. и др. Определение характеристик трансмиссий колесных и гусеничных машин с индивидуальным электроприводом ведущих колес // Труды НАМИ. 2019. № 3. С. 22–35.
  10. Zhai L., Huang H., Sun T., et al. Investigation of Energy Efficient Power Coupling Steering System for Dual Motors Drive High Speed Tracked Vehicle // Energy Procedia. 2016. Vol 104. P. 372–377. doi: 10.1016/j.egypro.2016.12.063
  11. Стадухин А.А. Научные методы определения рациональных параметров электромеханических трансмиссий высокоподвижных гусеничных машин: дисc. … д-ра техн. наук. М., 2021.
  12. Фаробин Я.Е. Теория поворота транспортных машин. М.: Машиностроение. 1970.
  13. Красненьков В.И., Харитонов С.А. Динамика криволинейного движения транспортной гусеничной машины // Труды МВТУ. 1980. № 339. С. 3–67.
  14. Красненьков В.И., Ловцов Ю.И., Харитонов С.А. и др. Имитационное моделирование движения транспортной гусеничной машины и оценка ее реакций на возмущения // Труды МВТУ. 1988. № 506. C. 126–160.
  15. Котиев Г.О., Панкратов М.С., Полунгян А.А. Имитационное моделирование движения полноприводной колесной машины с бесступенчатой трансмиссией // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2004. № 4(57). С. 3–14.
  16. Горелов В.А., Косицын Б.Б., Мирошниченко А.В. и др. Регулятор системы управления поворотом быстроходной гусеничной машины с индивидуальным приводом ведущих колёс // Известия МГТУ «МАМИ». 2019. Т. 13, № 4. С. 21–28. doi: 10.31992/2074-0530-2019-42-4-21-28
  17. Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф. и др. Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов. Т. 3. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.
  18. Стадухин А.А. Исследование взаимосвязи между теоретическим и фактическим радиусами поворота гусеничной машины с помощью математического моделирования // Известия МГТУ «МАМИ». 2020. Т. 14, № 4. С. 88–100. doi: 10.31992/2074-0530-2020-46-4-88-100

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Последовательность перехода от имитационных математических моделей проектируемой СУ и БГМ к действующим образцам СУ и БГМ.

Скачать (72KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинематическая схема двухпоточной трансмиссии БГМ.

Скачать (163KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Системы координат, используемые для описания динамики криволинейного движения БГМ: C – центр масс БГМ; XY – система координат, связанная с центром масс БГМ; X’Y’ – система координат, связанная с опорным основанием; Xi”Yi” – система координат, связанная с i-ым опорным катком; L – база БГМ; B – колея БГМ; xкi – координата i-го катка по оси X в системе координат XY; yкi – координата i-го катка по оси Y в системе координат XY.

Скачать (155KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схема определения скорости скольжения активного участка гусеницы: XY – система координат, связанная с центром масс БГМ; X”Y” – система координат, связанная с центром активного участка гусеницы; v – скорость центра масс БГМ; rк – радиус-вектор центра активного участка гусеницы в системе координат XY; ωz – угловая скорость БГМ относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс; ωBK – угловая скорость ВК; rВК – радиус ВК; vск – скорость скольжения активного участка гусеницы; φ – угол поворота вектора скорости скольжения активного участка гусеницы относительно оси координат X’’; Rxy – касательная реакция взаимодействия активного участка гусеницы с опорной поверхностью; Rx, Ry – проекции Rxy на оси X’’ и Y’’ соответственно.

Скачать (63KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема гидростатического привода.

Скачать (28KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Структурная схема управления рабочим объемом насоса ГОМП: α – угол поворота штурвала; ΔωВКтр – требуемая разность угловых скоростей ВК; ΔωВК – текущая разность угловых скоростей ВК; h – управляющее воздействие наклоном шайбы насоса ГОМП.

Скачать (76KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость передаточного числа рулевого механизма от угла поворота рулевого колеса автомобиля.

Скачать (62KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Конечный автомат СУ в среде «MATLAB Simulink».

Скачать (137KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Продольная скорость БГМ в зависимости от времени.

Скачать (56KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Поперечная скорость БГМ в зависимости от времени.

Скачать (66KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Установка для работы с опытным образцом СУ.

Скачать (342KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Продольная скорость БГМ в зависимости от времени.

Скачать (59KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Поперечная скорость БГМ в зависимости от времени.

Скачать (66KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии 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».