WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

Анализ результатовпозволил найти область оптимальныхпараметров управления двигателем ифрикционными элементами, обеспечивающихминимум работы буксования и ограниченнуюдинамическую нагруженность. На основе результатовмоделирования построены зависимости (рис.2) максимального момента на выходетрансмиссии (рис. 2а) и работы буксования фрикционныхэлементов (рис. 2б) от времени нарастаниямомента трения и угла подачи топлива.Наиболее рациональным является троганиемашины с места с параметрами управления, значения которыхлежат в области 4 (рис. 2в). Параметрыуправления, значения которых лежат вобласти 5, обеспечивают промежуточныезначения работы буксования и момента.

а) б) в)

а, б - зависимостьмаксимального момента и работы буксования,соответственно, от параметров управления; в -диаграмма областей параметров управления

Рис. 2. Определениеобласти оптимального управления процессом

трогания сместа

Теоретическими иэкспериментальными исследованиямиобоснована необходимость и разработан методадаптации программ управления переходнымипроцессами переключения передачгидромеханической трансмиссиибыстроходной гусеничной машины.Адаптация осуществляется на основемониторингаи идентификации технического состоянияобъекта управления, а также требуемыхрежимов движения машины. Разработаныпризнаки мониторинга и идентификации, путиосуществления адаптации. Это позволяетболее точно определить условия переключения передач,а также устанавливать временную характеристикууправления двигателем и исполнительнымиэлементами. Задача снижениядинамической нагруженности при переключениипередач также решается на основе синтезаоптимального управления двигателем иисполнительными элементами. Синтез программуправления переключением передач гидромеханическойтрансмиссии транспортной машиныбазируется на решении двух задач:определении условий переключения иблокировки гидротрансформатора, а такжеустановлении временной характеристикиуправления двигателем и фрикционными элементами,обеспечивающих качество переходныхпроцессов.На основе изучения динамики управляемогодвижения установлено, что в зависимости оттребуемых режимов (ускорения и скоростидвижения) условия переключения передачявляются многовариантными. Разработанные признакимониторинга и идентификации требуемыхрежимов движения позволяют более точноопределять пороговые значения скоростидвижения на соответствующих передачах.

Временнаяхарактеристика управления двигателем ифрикционными элементами определяется изусловия минимизации работы буксования(интеграл вида (5) при высоком быстродействии, ограничении динамическойнагруженности и приращения температуры.Последнее требует дополненияматематической модели движения уравнениемтеплопроводности Фурье.

Анализ выражений дляопределения работы и времени буксованияфрикционных элементов показывает, что на работубуксования су­щественно влияет величинамомента трения иразностьчастот вращения ведущих иведомых частейфрикционного устройства. Плавностьпереключения передач и, следовательно,уровень динамических нагрузок в трансмиссииопределяются характери­стиками процессапереключения передач и, в первую очередь,соотноше­нием частот вращения ведущихи ведомых частей фрикционного устройства иинтенсивностью нарастания моментатрения. В связи с этим,система управления в процессе переключения передачдолжна в за­висимости от начальных параметров() обеспечиватьизмене­ниечастоты вращения двигателя с целью согласованияугловых скоростей вращения ведущих, и ведомых частейфрикционных устройств (ГМТ) ирегулирование интенсивности увеличения для реали­зации безударноговключенияпередачи и предотвращения перегрева дис­ков тренияфрикциона в результате длительногобуксования. На отдельных режимах снижениединамической нагруженности достигается припереключении передач с заблокированным ГТ.

На рис. 3 представленырезультаты моделирования процессапереключения передач с нижней на верхнююпри различном управлении двигателем ифрикционными элементами. Переключениепередач без синхронизирующего управлениядвигателем (графики 1,2) характеризуетсябольшой величиной момента, а в случае переключения безперекрытия давления управленияфрикционными элементами (график 2) также изначительным падением моментаотносительно его среднего значения.Переключение передач, при которомосуществляется синхронизирующееуправление двигателем (график 3,4),характеризуется небольшим моментом, но при этомотмечаетсязначительное его падение, особенно вслучае без перекрытия управления подавлению (график 4).

Интегральная оценкакачества переходных процессов – работабуксования фрикционных элементов во времяпереключения передач для различных схемуправления двигателем и фрикционнымиэлементами и для различного временинарастания момента трения характеризируется графиком5. Из графика (линия 3) следует, чтоминимальная работа буксования достигается вследующемслучае: осуществляется синхронизирующееуправление двигателем и отсутствуетперекрытие управления давлением.Временная характеристика изменения

Рис. 3. Результатыкомпьютерного моделирования переключенияпередач

момента во фрикционеопределяется характером нарастаниядавления в бустерах сервомоторов и регулируетсяпри помощи современных электромагнитныхклапанов (пропорциональных PWM – solenoid или с ШИМуправлением).

Момент тренияфрикциона является функцией многихпараметров. В реальных условиях параметрыконструкции отличаются от номинальныхзначений. В связи с этим уравнение момента трениядополняется и приводится к виду:

в котором частнаяпроизводная при номинальном значении«0»параметров qi(i=1…u) является коэффициентомзначимости – степени влияния отклонениякаждого параметра. Необходимое давление вконце регулирования определяется изусловия обеспечения требуемого моментатрения. Временная функция давленияопределяется для этапов наполнениябустера, буксования фрикциона и полного включения.

Мониторингтехнического состояния двигателя итрансмиссии, режимов их функционирования,позволяет не только адаптивно управлятьдвижением машины, но и выполнять функциюконтроля. При возникновении фатальныхситуаций (информация о критическихзначениях параметров: температуры, давления,уровня эксплуатационной жидкости,неполное включение или выключениефрикционов), список которых может бытьдополнен, выход параметров технического состоянияза пределы допустимых диапазонов системыобеспечивает их локализацию, авыбор режима движения осуществляется изусловия обеспечения параметров в допускаемыхпределах.

Приоритет управленияопределяется по значимости параметровтехнического состояния. Система осуществляет такжекоррекцию ошибочных действий водителя,выполняя защитную функцию. В ситуации,когда необходимо обеспечить движениенезависимо от технического состояния, например вбоевой обстановке, при возникновенииотказа и невозможности его локализации, системойпредусматривается режим ручного илидублирующего управления.

В пятом разделе (Прогнозирование и обоснованиепутей снижении динамической нагруженноститрансмиссий при регулировании направлениядвижения) определяютсяпараметрыдинамической нагруженности ГМТ машин снепрерывными и дискретными свойствами системыуправления поворотом, такие какцикличность включений механизмовповорота, динамический момент,спектральная плотность и числовыехарактеристики скорости криволинейногодвижения. Определены пути реализациипотенциальных скоростных качеств, которые базируютсяна дифференцированном сокращенииотдельных ограничений, компенсации дивергенциипараметров траектории.

Переходные процессырегулирования направления движения(поворота) быстроходных гусеничных машин составляютболее 60 % времени и формируют высокуюдинамическую нагруженность трансмиссии.Цикличность включения механизма поворота определяетуровень динамического момента и скорость движениямашины. В результате исследования,аналитически рассматривающего движениекак непрерывный марковский процесс,определенацикличность включения системы управленияповоротом с непрерывными и дискретными свойствамикак положительное число выбросовслучайной стационарной функции кривизнытраектории «нулевого» уровня при движениипо трассе, кривизна которой заданадетерминированной или случайной функциями.

Результатыэкспериментального исследованияпоказывают, что действительное числовключений механизма поворота на единицупути гораздо выше расчетного, достигая 96 накилометрпути при скорости 10 м/с, зависит от удельноймощности машины и свойств системыуправления поворотом и ограничиваетсяпсихофизиологическими свойствамиводителя как звена обратной связи. Вомногом это связано с принимаемымидопущениями:

- соответствиекривизны дорожной траектории, при этомчисло включений механизма поворотаопределяется интенсивностью изменениянаправлениядвижения;

- движение являетсяполностью управляемым, т.е. продольная осьмашинысовпадает с касательной к требуемойтраектории;

- водитель задаетупреждающее управление, не учитываетсявыполнение им функций звена обратной связипо компенсации отклонениятраектории.

Параметрыдействительного процесса управленияотличаются от расчетных. Цикличность включениямеханизма поворота зависит не только отвероятностных свойств дорожной кривизны,но и от требуемой точности траектории,определяющей условие вписываемости.

При движении с большойскоростью поворот гусеничной машинысопровождается боковым движением(сносом) относительно требуемойтраектории, детерминированной и случайнойсоставляющей углового отклонениянаправляющего угла, юзом ибуксованием движителя. Кроме того, реакцияна управляющее воздействие и траекториядвижения зависят от скорости движения.Большинство перечисленных факторов могутбыть учтены при расчете значениякоэффициента фазовой напряженности.Величина динамического момента припереходных процессах определяется видомгрунта, кривизной траектории и требуемогоускорения.

Рис.4. Фрагмент осциллограммы с записьюизменения кинематических параметров придвижении позмейке (грунт, длина полуволны S = 30 м, IVпередача, - угол повороташтурвала,град; - угловая скорость,град/с; - курсовой угол,град; t– время,с)

Из экспериментальныхданных следует, что при входе в поворот ивыходе из него момент сопротивления определяетсяне только сопротивлением грунта, но иинерционной составляющей.Числовые значения скорости криволинейногодвижения определены по зависимостикоэффициента фазовой напряженностиреакции машины от частоты управляющего воздействия.Коэффициент фазовой напряженностирегулирования направлением движения принят критерием сложностиуправления и характеризует фазовоезапаздывание реакции машины науправляющее воздействие (рис. 4 ) Этиданныеиллюстрируют существенное запаздываниереакции машины на управляющеевоздействие ШТ по угловойскорости икурсовому углу.

При больших значенияхфазового отставания водитель вообще несможет вписаться в заданную кривую пути.Установлены зависимости этогокоэффициента от динамических свойствсистем управления поворотом снепрерывными и дискретными свойствами придвижении потраектории, кривизна которой заданадетерминированными и случайными функциями.

На режимахрегулирования кривизны траектории, когдапроявляются существенные нелинейностисистемы управления поворотом, установленавероятностьвысокочастотных автоколебаний созначительной амплитудой, ограничиваядолговечность элементов гидрообъемной передачи. Наоснове установленных закономерностейпредставляется возможным прогнозироватьусловиявозникновения колебательных процессов ирешать обратную задачу по их исключению.

В шестом разделе (Экспериментальныеметоды исследования динамическойнагруженности гидромеханическойтрансмиссии транспортной машины) приводитсяперечень объектов исследования, а такжецель и задачи экспериментальногоисследования, основные результаты и иханализ.

Объектамиэкспериментального исследования являютсябыстроходные гусеничные машины БМП-3, БМД-4и ТМ-130, полноприводные колесные машины КАМАЗ-43106(66), КАМАЗ-6350 88, оснащенныедизельными двигателями игидромеханическими трансмиссиями.

Цельюэкспериментального исследования являетсяопределение адекватности математических моделейуправляемого движения, динамики системы«двигатель–трансмиссия–транспортнаямашина», проверка выдвинутых гипотез, корректностиосновных допущений принятых притеоретическом исследовании, а такжеидентификация параметров.

Для достижения целирешаются следующие задачи:

  1. Определениединамической нагруженности, формируемойвзаимодействием машины с внешней средой впроцессеуправляемого движения машин;
  2. Определениединамической нагруженности элементов до- ипослетрансформаторных зон трансмиссии,металлокерамических дисков фрикционныхэлементов на стационарных режимах;
  3. Определениединамической нагруженности ГМТ припереходных процессах управленияпоступательной скоростью и кривизнойтраектории.

Экспериментальныеисследования по определению силовых икинематических параметров режимов нагруженияпроводились в процессе ходовых испытаний, адинамические свойства элементовтрансмиссии, такие какупруго-диссипативная характеристиканелинейныхэлементов, собственные частоты и формыколебаний МКД, определялись поразработанному методу на специальносозданных экспериментальных установках.

Для проведенияэкспериментальных исследований поопределению режимов нагружения разработанбортовой комплексинформационно-измерительной аппаратуры,включающий14-разрядный аналого-цифровой преобразователь «L-Card 14-440» срегистрацией данных на notebook; тензометрические датчики;контактные токосъемники; датчики оборотовИС445; датчики давления; датчикивиброускорений ADXL, АНС, АТ, МП-95; датчики линейных и угловыхперемещений; датчики угловых скоростейMURATA;бесконтактное приемо-передающееустройство.

Разработанныйкомплекс информационно-измерительнойаппаратуры позволяет измерять параметрыдинамического процесса на стационарныхи переходных режимах функционированиятрансмиссий транспортных машин ипроизводить статистическую обработкурезультатовс использованием современногопрограммного обеспечения (PowerGraph Professional и др.).

Экспериментальнымисследованием динамики управляемогодвижения быстроходной гусеничной машины(БГМ) установлено, что величина моментанагружения соединительных валов трансмиссии,формируемого параметрами внешней среды идинамическими процессами, в 3…6 разпревышает принимаемую при расчете.Фрагмент осциллограмм приведен на рис. 5.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»