WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

ЕВДОКИМОВ ВЯЧЕСЛАВ ГЕНАЭЛЬЕВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГУСЕНИЧНЫМИ МАШИНАМИ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ НА ЭТАПЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по техническим наукам)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

БЛАГОВЕЩЕНСК – 2009 г.

Работа выполнена на кафедре  «Боевых машин и автомобильной подготовки»  в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Дальневосточном высшем военном командном училище (Военном институте) – ДВВКУ

.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Максимычев Олег Игоревич,

профессор Московского

автомобильно-дорожного института (ГТУ),

г. Москва.

доктор технических наук

Бекетов Сергей Анатольевич,

руководитель, проекта ОАО «Русские машины»

г. Москва. 

доктор технических наук

Ягубов Вячеслав Файзулович,

Старший эксперт ФГУП «Рособоронэкспорт»

г. Москва. 

Ведущая организация:

Государственного образовательное учреждение высшего профессионального образования
Дальневосточный государственный университет

путей сообщения,

г.  Хабаровск.

Защита состоится «9» марта 2010 года в 1000 на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета) по адресу: 125319, ГСП А-47, Москва, Ленинградский проспект, дом 64.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МАДИ (ГТУ)

Автореферат разослан «3 » февраля 2010 года.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института.

Ученый секретарь

Диссертационного совета,

Кандидат технических наук, доцент Михайлова Н.В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность работы.

Динамичное развитие отечественной и мировой индустрии связано с расширением ресурсной базы и непрерывным увеличением добычи полезных ископаемых. В настоящее время наблюдается массовое истощение месторождений в относительно доступных  областях. В связи с этим активный поиск полезных ископаемых все более смещается в труднодоступные районы. Эффективный поиск полезных ископаемых в районах Крайнего севера, Сибири и Дальнего востока – крайне важная задача для будущего государства. Последнее обстоятельство влечет за собой дальнейшее повышение актуальности обеспечения приспособленности технических средств, предназначенных для  проведения разведки месторождений полезных ископаемых и выполнения транспортной работы в труднодоступных районах.

Однако существующие образцы гусеничных машин (ГМ) не учитывают ряд специфических требований, вытекающих из особенностей их применения, и не в полной мере удовлетворяют требованиям эксплуатирующих организаций. Факторы, оказывающее определяющее влияние на облик ГМ можно разделить на две группы – организационные и формируемые характерным воздействием природной среды.

К наиболее значимым организационным факторам, оказывающим решающее воздействие на облик ГМ в период их использования следует отнести: отсутствие баз для квалифицированного обслуживания и ремонта, низкий уровень квалификации обслуживающего персонала, низкое качество эксплуатационных материалов, необходимость автономного функционирования в течение длительных периодов (до полугода и более), длительные переходы без технической поддержки, необходимость поддержания постоянной готовности к применению в течение длительного времени, иногда в течение всего срока использования по назначению.

К наиболее значимым природным факторам, обусловливающим облик ГМ в эксплуатации следует отнести: длительное воздействие низких температур, отсутствие дорожной сети, необходимость преодоления крутых подъемов, косогоров, лесных завалов, водных преград, длительные ночные периоды.

Исходя из особенностей применения ГМ, требования к ним со стороны эксплуатирующих организаций будут существенно отличаться от требований, предъявляемых к транспортным средствам, используемым в обычных условиях.

Для выполнения задач в описываемых условиях ГМ должны обеспечивать достаточную наработку на отказ, иметь функции самодиагностирования, быть пригодными к поблочному ремонту, не требовать высокой квалификации обслуживающего персонала, быть эргономичными и экономичными, обладать высокой подвижностью. Соответствие требованиям должно обеспечиваться во всем спектре возможных природно-климатических и дорожных воздействий, а их невыполнение может привести не только к срыву поставленной задачи, но и гибели экипажа. Заложить технические решения, направленные на достижение указанных требований в конструкцию ГМ возможно только на этапе промышленного производства.

Одним из путей реализации высоких эксплуатационных показателей и их качественного роста на перспективных образцах ГМ является автоматизация управления процессами их функционирования, осуществляемая на основе как локальных систем управления различными агрегатами шасси, так и объединенных, решающих комплексные задачи управления.

Применение автоматических систем управления и контроля позволяет снять с водителя ряд функций по управлению ГМ, что позволяет не только разгрузить водителя, снизить его утомляемость и тем самым облегчить процесс управления, но и способствует повышению уровня подвижности, обеспечивает рациональное управление реализуя требуемый режим движения, повышает надежность функционирования за счет автоматического контроля технического состояния и защиты систем от критических режимов и ошибочных действий водителя, обеспечивает снижение зависимости показателей подвижности от квалификации водителя.

Автоматизация процессов управления режимами работы и контроля технического состояния систем и агрегатов машины, реализуемая за счет оснащения современных ГМ цифровыми системами управления, обеспечивает решение следующих задач: обработку данных о состоянии объекта управления, состоянии внешней среды; обеспечение связи экипажа с пунктом управления и передача информации в автоматическом режиме; контроль состояния систем и агрегатов машины, локализация неисправностей, выдача рекомендаций в аварийных ситуациях; управление отдельными системами и агрегатами и движением объекта в целом и т.д.

При изменении условий, режимов движения и технического состояния ГМ возникает необходимость в коррекции законов управления, осуществить которую одновременно зачастую трудно, а иногда  –  невозможно. Кроме того, процесс автоматизации управления движением ГМ усложняется вследствие недостатка априорной информации о характеристиках внешних условий, задающих воздействиях водителя и параметрах объекта управления, непредвиденных изменений.

Автоматические системы управления с обратной связью, действующие по жестко заданному алгоритму, не обеспечивают высокой эффективности функционирования объекта, поскольк у традиционная теория управления для определения законов функционирования требует знания математической модели объекта и входящих в эту модель параметров. Вследствие этого традиционные системы управления мало эффективны при изменениях в широких пределах параметров внешних или внутренних условий. Для обеспечения рационального управления ГМ целесообразно применение адаптивных систем, постоянно подстраивающих параметры машины к изменениям условий и режимов функционирования ГМ

Таким образом, оснащение современных подвижных объектов автоматическими системами управления, как отдельными агрегатами, так и движением машины, дает возможность повысить тягово-динамические, топливно-экономические показатели, надежность функционирования систем и агрегатов объекта, улучшить условия работы водителя и в целом показатели подвижности ГМ. Для наиболее полной реализации возможностей бортовых информационно-управляющих систем возникла необходимость в развитии теории автоматического управления движением ГМ, направленном на решение задач выбора рациональной структуры, параметров автоматической микропроцессорной системы управления и законов управления движением в зависимости от особенностей конструкции и назначения ГМ как для уже созданных машин, так и для ГМ на стадии их проектирования, обеспечивающих требуемое качество процессов управления и реализацию наиболее рациональных тягово-динамических и топливно-экономических свойств.

Таким образом, работа направлена на решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение, а именно: обеспечение и поддержание требуемого уровня функционального потенциала ГМ, предназначенных для использования в сложных природно-климатических и дорожных условиях.

Цель исследования: автоматизация процессов управления движением ГМ при их непрерывной готовности к применению по назначению в сложных природно-климатических и дорожных условиях на этапе промышленного производства.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи исследования:

  1. Определены место и роль ГМ в экономике Российской Федерации, область решаемых ими задач и характерные условия их использования.
  2. Задан функциональный потенциал ГМ, достижение которого в процессе промышленного производства позволит им наиболее полно соответствовать обоснованным в работе условиям эксплуатации. 
  3. Проведен анализ процессов функционирования автоматической системы управления шасси ГМ в различных условиях и на разных режимах работы машины;
  4. Обоснованы принципы организации функционирования автоматической системы управления движением ГМ, разработан метод исключения возникновения цикличности переключения передач при автоматическом управлении;
  5. Обоснована структура информационного обеспечения адаптивной системы управления шасси ГМ, предложен метод построения нечетких алгоритмов управления шасси ГМ, реализуемых на базе микропроцессорных систем;
  6. Обоснован вариант технической реализации комплексной системы управления движением ГМ на основе нечетких алгоритмов, включающий совокупность технических решений, направленных на повышение эффективности автоматических систем управления за счет снижения динамических нагрузок при переключении передач и регулирования теплового режима работы двигателя и трансмиссии;
  7. Разработаны экспериментальный и имитационный методы оценки автоматических систем управления движением ГМ;
  8. Проведены экспериментальные исследования ГМ с автоматической системой управления шасси и оценка разработанных технических решений.
  9. Разработаны предложения по автоматизации промышленного производства предлагаемой системы, направленные на поддержание заданного уровня функционального потенциала ГМ в ходе их использования по назначению во всем диапазоне характерных внешних воздействий.

Научная новизна. Научная новизна исследования состоит в: разработке метода построения нечетких алгоритмов управления шасси ГМ, реализуемых на базе микропроцессорных систем управления; формировании принципов построения и обосновании структуры системы информационного обеспечения автоматической системы управления шасси, реализующей адаптивные алгоритмы функционирования ГМ; разработке метода анализа условий возникновения цикличности переключения передач при автоматическом управлении трансмиссией; разработке метода оценки эффективности автоматических систем управления движением ГМ.

Практическая ценность работы заключается. В построении адаптивных алгоритмов управления движением ГМ и реализации их на базе микропроцессорных систем управления шасси; создании на основе разработанных технических решений автоматической системы управления шасси ГМ, реализующей адаптивные законы связного управления двигателем и трансмиссией; анализе возможности возникновения цикличности переключения передач в различных условиях функционирования машины; исследовании параметров и законов управления автоматических систем управления шасси ГМ (в том числе, и на стадии их проектирования); проведение экспериментальной оценки влияния автоматической системы управления движением на основные эксплуатационные свойства ГМ, разработке предложений по автоматизации процессов управления движением ГМ при их непрерывной готовности к использованию по назначению в сложных природно-климатических и дорожных условиях на этапе промышленного производства.

Методы исследования. При разработке диссертации применялось сочетание математического и физического моделирования с использованием методов аналитической механики, дифференциального и интегрального исчисления, теории дифференциальных уравнений, преобразований Фурье для анализа и оценки результатов моделирования. Методы экспериментальных исследований и теории вероятности использовались при подготовке и проведении ходовых испытаний гусеничной машины и при обработке полученных экспериментальных данных.

Основные положения, выносимые на защиту.

метод построения нечетких алгоритмов управления шасси ГМ, реализуемых на  базе микропроцессорных систем управления;

структура информационного обеспечения адаптивной системы управления ГМ;

метод анализа условий возникновения цикличности переключения передач при автоматическом управлении трансмиссией ГМ;

вариант технической реализации комплексной системы управления движением ГМ на основе нечетких алгоритмов управления;

технические решения по повышению качества регулирования температурного режима работы моторно-силовой установки и по снижению динамических нагрузок в силовой цепи «двигатель-трансмиссия» при переключении передач;

метод экспериментальной оценки автоматических систем управления шасси ГМ;

имитационный метод исследования электронных и микропроцессорных систем  управления шасси ГМ.

предложения по автоматизации процессов управления движением ГМ при их непрерывной готовности к использованию по назначению в сложных природно-климатических и дорожных условиях на этапе промышленного производства.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались: на региональных межвузовских научно-практических конференциях Амурской области 2005-2009г.г.; на научно-практических конференция ДВВКУ(ВИ) в 2004-2009г.г., на научных конференциях МАДИ (ТУ) 2008-2009г.г. , научно-практических конференциях Общевойсковой Академии ВС РФ 2008-2009г.г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 51 научном труде общим объемом 16 печатных листов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 151 наименований, приложений. Работа насчитывает 357 страниц машинописного текста, содержит 51 рисунок и 22 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность работы, формулируется научная проблема, цель и задачи исследования, приведена общая характеристика работы.

В первой главе «Условия использования и требования к техническому уровню гусеничных машин» выявлена роль ГМ в структуре экономики РФ, определены характерные условия их использования, смоделированы параметры внешних воздействии и действий водителя при управлении ГМ, сформулированы требования к ГМ, проанализированы современные схемы и аппараты автоматизированного управления функционирования агрегатов, а так же выявлены пути достижения требуемого технического уровня (функционального потенциала) ГМ при автоматизации их промышленного производства, определены цели и задачи исследования.

На эффективность промышленного развития, степень освоения территории существен­ное, а порой и решающее влияние, оказывают природно-климатические и дорожные условия. Степень этого влияния во многом зависит от технического оснащения предприятий промышленности, налаженности транспортной системы, обеспеченности средств разведки и добычи полезных ископаемых транспортными средствами. Моделирование параметров внешнего возмущения как случайных функций пути показало, что ресурс ГМ расходуется при движении по пересеченной местности, при частом преодолении бродов, завалов, торосов, болот и других препятствий, при этом температура окружающей среды может колебаться в пределах от +50С0 до -60С0, влажность достигать 100%. Условия эксплуатации на примере Дальневосточного региона приведены в табл.1.

Характерные условия Дальневосточного региона 

Табл. 1

Характерные

районы

Продолжит. зимнего периода,  месяцы

Зимняя

температура

воздуха,

град (min)

Заболоченность местности, %

Преобладающий рельеф и характеристика местности

Продолжительность распутицы, месяцы

Плотность дорог,

км на 1000 км2

Северный Сахалин

6-7

30-55

40-60

Равнинный, в лесах пни, завалы

2,5-4,0

1,6

Южный Сахалин

5

24-50

25-40

Гористый, скалистый грунт

2,5-4,0

9,7


Хабаровский край, Амурская обл.

5-6

40-59

15-30

Гористый, скалистый грунт

2,5-4,0

6,18


Приморье

4-6

30-48

15-30

Гористая, холмистая,  реки

2,5-3,5

33,0

Для осуществления транспортной работы и монтажа специального оборудования применяются ГМ, доля которых достигает 70% от общего количества транспортных средств, используемых для решения конкретной задачи, а разведка недр проводится исключительно с использованием ГМ (Рис.1).

Моделирование действий водителя позволило установить зависимости, характеризующие его возможность по реализации функционального потенциала ГМ от их технического уровня. На основе проведенного анализа сформулированы требования к ГМ, и обоснованы пути их достижения. 

Выявлено, что достижение требуемого уровня функционального потенциала возможно внедрением в конструкцию ГМ системы автоматизированного управления функционированием агрегатов, представляющей собой комплекс электронных средств, обеспечивающий функции  управления, конт­ро­ля и диагностики, аппаратную совместимость и возможность иерархического наращивани­я средств управления на этапе их промышленного производства с учетом его автоматизации.

Показано, что в данных условиях более предпочтительным вариантом системы управления является иерархическая распределенная система, наиболее приспособленная для реализации адаптивных алгоритмов управления вследствие гибкой, способной к реорганизации, структуры, лучшей стойкости к воздействию разного рода помех, большей производительности в рамках используемых аппаратных средств с учетом необходимости автоматизации ее промышленного производства.

Таким образом, по материалам главы формируются требования к ГМ и делаются выводы о том, что функциональный потенциал таких машин может быть заложен только на этапе их промышленного производства, а его реализация осуществляется в тяжелых природно-климатических и дорожных условиях, накладывающих значительные ограничения по возможности его поддержания на требуемом уровне со стороны обслуживающей инфраструктуры, эксплуатирующего персонала, и характера решаемых задач. По итогам анализа формулмруется цель и задачи исследования.

Во второй главе - моделирование автоматической системы управления шасси ГМ – анализируется процесс функционирования автоматической системы управления движением  ГМ, моделируется процесс управления движением с учетом динамической нагруженности  трансмиссии при переключении  передач, рассматривается цикличность переключения передач, тепловой режим работы двигателя и трансмиссии, особенности построения и функционирования автоматической системы управления шасси с электромеханической трансмиссией.

Если все параметры машины, характеризующее ее техническое состояние, находятся в пределах нормы, режимы работы двигателя и трансмиссии целесообразно выбирать из условий обеспечения высоких тягово-динамических или топливно-экономических свойств (рис. 2). В случае выхода контрольно -диагностических параметров машины за пределы рабочих диапазонов или возникновения неисправностей и отказов, автоматическая система управления должна обеспечить их локализацию, а режим движения необходимо выбирать исходя из условий сохранения значений параметров в пределах рабочих диапазонов.

Автоматическая система управления шасси ГМ должна учитывать изменение состояния объекта управления и осуществлять коррекцию управляющих воздействий в соответствии с этими изменениями с целью исключения следующих нерациональных и аварийных режимов работы систем и агрегатов: цикличность переключений передач и блокировки фрикциона гидропередачи, высокие динамические нагрузки в трансмиссии при переключениях передач и выход рабочих параметров за пределы рекомендуемых значений.

Например: движение ГМ в ручном режиме переключения скоростей при следующих внешних условиях: = 0,1; = 1; = 0; = 0. Задача разогнаться до 8 м/с. На рис. 3а изображены графики изменения скорости V(S), подачи топлива h(S) и передаточного числа трансмиссии ikp(S) по пути . Из рисунка видно, что процесс переключения передачи занимает некоторое время, в данном случае, время переключения было принято равным t_zad = 0,5 с. В течение этого времени h = 0, по истечении этого времени включается новая передача и задатчик скорости (педаль газа) возвращается в положение, выбранное водителем. При тех же условиях, но в автоматическом режиме переключения скоростей (рис. 3б) видно, что автоматическая коробка передач «зациклилась» на границе переключений между 1-й и 2-й передачами. Подобный режим возникает при включении разных передач, что требует установить закон адаптации параметров АКП.

Трудности, связанные с теоретическим исследованием цикличности и поиском практических методов ее устранения обусловлены существенными нелинейностями, характеризующими процессы переключения передач и движения машины в целом. Для решения указанной задачи в главе предложен метод, позволяющий осуществлять анализ влияния параметров законов переключения передач на устойчивость скоростного режима движения ГМ, оценку возможности возникновения периодического изменения скорости при движении в заданных внешних условиях, сопровождающегося цикличностью переключения передач, и исследование условий ее появления.

Предлагаемый метод разработан на основе анализа математической модели движения ГМ с использованием метода гармонической линеаризации нелинейностей. Правомерность применения метода линеаризации подтверждается результатами исследования математической модели движения ГМ в условиях воздействия периодического внешнего возмущения, характеризуемого изменением суммарного коэффициента сопротивления движению по закону:

fс=fсо+А.sin(2x/а),  (1)

где  fсо – постоянная составляющая суммарного коэффициента сопротивления движению;

А – амплитуда изменения коэффициента сопротивления движению fсо;

x – координата центра масс ГМ, отсчитываемая вдоль траектории движения от неподвижной точки плоскости движения;

а – длина волны изменения суммарного коэффициента сопротивления движению. 

Анализ значений дисперсий скорости движения ГМ как реакции на периодическое внешнее возмущение, создаваемое изменением дорожно-грунтовых условий по закону (1), полученных с учетом и без учета инерционных свойств машины, позволяет сделать вывод о возможности использования в данных условиях принципа суперпозиции и при решении задач по исследованию тягово-динамических свойств с достаточной для практики точностью рассматривать процесс движения ГМ, как квазилинейный.

Упрощение математической модели движения ГМ за счет применения метода гармонической линеаризации дало возможность осуществить решение задачи анализа влияния закона переключения передач на устойчивость движения ГМ и оценку условий возникновения периодического изменения скорости, сопровождающегося цикличностью переключения передач.

В предположении о том, что установившееся  движение транспортной машины описывается нелинейным дифференциальным уравнением вида

, (2)

(здесь  –  масса машины; , –  скорость и ускорение движения машины;  –  сила, обеспечивающая движение машины) можно показать, что при периодическом изменении величин x и функция также периодическая. В связи с этим периодическое изменение внешних условий и параметров движения ГМ при неверно выбранных законе и параметрах автоматической системы управления шасси может привести к цикличности при переключении передач.

В результате преобразований с использованием метода гармонической линеаризации нелинейностей уравнение (2) может быть приведено к виду

.

Учитывая, что установившееся и постоянная составляющая силы равна нулю, то . Отбросив гармоники высших порядков, можно получить выражение для переменной составляющей силы :

  .  (3)

Постоянные в уравнении (3)  –  коэффициенты Фурье, которые определяются следующими известными выражениями:

  ;  , (4)

где  – период колебаний;





–  круговая частота изменения скорости.

В случае, когда величины и изменяются по гармоническому закону, уравнение для переменной составляющей имеет вид:

  , (5)

здесь  –  коэффициент, характеризующий восстанавливающую силу;

  –  коэффициент, характеризующий сопротивление движению.

В результате совместного решения уравнений (3),(4) и (5) получены выражения для расчета коэффициентов c  и  r:

, ,  (6)

где   –  амплитуда изменения скорости.

Для анализа колебательного процесса уравнение (6) может быть представлено в виде:

,

где  ;  .

Поскольку всякое линейное дифференциальное уравнение имеет частное решение вида , то можно получить следующее характеристическое уравнение:

, (7)

анализ корней которого позволяет сделать вывод об устойчивости или неустойчивости исследуемого процесса. Известно, что в данном случае движение будет устойчивым только в том случае, если все действительные корни характеристического уравнения (8) и действительные части всех его комплексных сопряженных корней отрицательны. При составлении алгоритма переключения передач с учетом последнего обстоятельства процесс движения ГМ в автоматическом режиме переключения передач будет выглядеть следующим образом (рис. 4).

Быстротечность процесса переключения передачи обуславливает скачкообразное изменение FТ, что приводит к возникновению динамических нагрузок в трансмиссии, которые в автоматическом режиме могут в 2-3 раза превышать нагрузки, соответствующие ручному переключению. Элементарная работа dLВЩ, совершенная за время dt ведущими дисками фрикциона, не полностью передается ведомым дискам, а частично расходуется на нагрев фрикционов и износ поверхностей трения дисков,  dLВЩ= dLВМ+ dLБ или  dLБ= dLВЩ- dLВМ. Таким образом, работа буксования dLБ представляет собой разность работ, отданной ведущими dLВЩ и полученной ведомыми dLВМ дисками фрикциона и определяется выражением:

,

где ω1(t), ω2(t)  -  угловые скорости вращения ведущих и ведомых дисков фрикциона в момент времени t от начала буксования;

МТР(t)  –  момент трения дисков, изменяющийся во времени от нуля до максимального значения при включении фрикциона.

Учитывая, что момент трения МТР является функцией времени, можно определить угловые скорости и ведущих и ведомых дисков фрикциона:

,,

где  J1, J2 -  приведенные моменты инерции ведущей и ведомой частей фрикциона;

ε1, ε2 -  угловые ускорения ведущих и ведомых дисков фрикциона;

ω1, ω2  -  угловые скорости вращения ведущих и ведомых дисков фрикциона в начале буксования;

M1(t),  M2(t) -  приведенный к ведущим дискам фрикциона крутящий момент двигателя  MД(t) (при наличии гидропередачи  -  момент на турбинном колесе) и приведенный к ведомым дискам фрикциона момент суммарного сопротивления движению машины MС(t);

MС(t)=fcGmrвк -  момент сопротивления движению машины  (здесь fc  - суммарный коэффициент сопротивления движению; Gm -  вес машины; rвк  -  радиус ведущего колеса).

Так как в конце буксования t=tБ, то на основе совместного решения уравнений определяется полное время буксования дисков трения:

. (8)

Анализ выражений показывает, что на работу буксования существенно влияет  значение момента трения МТР(t) и разность частот вращения ведущих ω1 и ведомых ω2 частей фрикционного устройства. Чем меньше момент МТР(t) при заданной разности Δω=ω1–ω2, тем плавней переключаются передачи, однако при этом значительно возрастает время и увеличивается работа буксования. Для предельной плавности переключения (когда МТР≤М1,  МТР≤М2) время буксования стремится к бесконечности, а работа буксования принимает некоторое конечное значение.

Следовательно, интенсивное нарастание момента МТР до максимального значения при включении фрикционного устройства и переключении передачи вызывает резкий рывок машины и существенные динамические нагрузки в трансмиссии. Медленный темп нарастания момента МТР ведет к большой работе буксования фрикциона, поскольку к буксующим фрикционным элементам передается не только инерционный момент, но и крутящий момент М1 от двигателя.

Таким образом, плавность переключения передач и, следовательно, уровень динамических нагрузок в трансмиссии определяется соотношением частот вращения ведущих ω1 и ведомых ω2 частей фрикционного устройства и интенсивностью нарастания момента трения МТР. В связи с этим, система управления в процессе переключения передач должна в зависимости от начальных параметров (ω1,ω2, М1, М2) обеспечивать изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя с целью согласования угловых скоростей вращения ведущих ω1 и ведомых ω2 частей фрикционных устройств и регулирование интенсивности увеличения МТР для реализации безударного включения передачи. Такой режим включения фрикционного устройства можно обеспечить путем связного управления режимами работы двигателя и трансмиссии и регулирования силы сжатия дисков за счет изменения по определенному закону рабочего давления в гидросервоприводе фрикциона.

Процесс включения фрикционного устройства отличается нестабильностью параметров, которая определяется: влиянием на силу сжатия дисков центробежной силы, действующей на масло в бустерах вращающихся сервомоторов фрикционов и создающей центробежное давление; непостоянством коэффициента трения, удельного давления на диски, температуры и износа дисков; износом уплотнений и утечками масла, приводящими к снижению скорости нарастания давления  в бустерах и изменению динамики включения фрикциона; увеличением хода поршня.

При изменении состояния или режимов функционирования фрикционных устройств необходима коррекция управляющих воздействий, направленная на снижение влияния этих изменений на качественные показатели работы трансмиссии. Решение данной задачи возможно на основе адаптивного управления, осуществляющего по результатам идентификации состояния фрикционных элементов и режимов работы двигателя и трансмиссии автоматическую настройку параметров системы управления и формирование управляющих команд на переключение передач с учетом указанных изменений.

Наиболее важным считается регулирование теплового режима работы двигателя и трансмиссии. Процесс регулирования теплового режима работы двигателя характеризуется количеством тепла Qm, отдаваемым силовой установкой теплоносителю, и количеством тепла Qp, рассеиваемым радиатором в единицу времени, являющимися функциями целого ряда параметров.

Величина Qm зависит от температуры теплоносителя на входе в двигатель θ, температуры теплоносителя на выходе из двигателя θвых и количества рабочей жидкости Mж, проходящей через двигатель в единицу времени; температура θвых и количество рабочей жидкости Mж определяются режимом работы силовой установки, характеризуемым  мощностью Ne . Функциональную зависимость Qm  от влияющих факторов можно представить в виде: 

Qm=Qm(θ, Ne, Mж).

Величина Qp зависит от температуры рабочей жидкости θ, массы воздуха, проходящего через соты радиатора в единицу времени, и его температуры θвозд на входе и выходе из радиатора. В свою очередь, масса воздуха, проходящего через радиатор, зависит от его плотности ρв, угла открытия жалюзи φ и скорости потока воздуха v. Функциональная зависимость Qp от указанных факторов может быть записана в виде:

Qp=Qp(θ, φ, v, ρв, θвозд).

Функции, определяющие процессы теплообмена в системе охлаждения, являются нелинейными. С целью упрощения задачи используются методы линеаризации, один из которых  –  разложение функций по степеням малых приращений всех параметров и ограничение в разложении линейными членами, приводит к известному выражению:

    (9)

После введения ряда обозначений и проведения тождественных преобразований уравнение (10) приводится к виду:

,

где   - постоянная времени системы охлаждения;

  - коэффициент усиления жалюзи (как регулирующего органа) при подаче охлаждающего воздуха;

- функция, характеризующая возмущающие воздействия, вызванные изменением внешних условий и режимов работы двигателя и трансмиссии.

Постоянная времени T  и коэффициент усиления  Kφ  существенно зависят от режимов работы двигателя и трансмиссии, температуры окружающего воздуха и других факторов. При изменении этих условий частные производные и для различных установившихся режимов имеют различные значения, поэтому их разность, и коэффициент χ не постоянны. Это означает, что регулирование температурного режима двигателя и трансмиссии можно реализовать как за счет изменения положения жалюзи, так и при управлении режимами работы силовой установки и трансмиссии путем изменения подачи топлива в цилиндры, нагрузки в результате переключения передач и блокировки фрикциона гидропередачи.

Поскольку коэффициенты T  и Kφ изменяются в широких пределах при изменении условий движения и режимов работы силовой установки и трансмиссии, то и характер переходных процессов в системе охлаждения также существенно зависит от этих факторов. Качественное управление температурным режимом агрегатов требует получения исходной информации об основных факторах, влияющих на процесс регулирования, что в связи с большим числом параметров и сложностью (а иногда невозможностью) их измерения представляет определенные трудности. Решение данной задачи, направленное на обеспечение эффективного функционирования системы управления тепловым режимом работы двигателя и трансмиссии при изменении внешних условий, режимов работы и параметров объекта, может быть реализовано на основе адаптивных алгоритмов управления.

Наряду с задачами управления движением машин со ступенчатыми трансмиссиями в работе рассмотрены особенности построения и функционирования автоматической системы управления ГМ с электромеханической трансмиссией (ЭМТ).

В результате проведенных экспериментальных исследований электропривода с молекулярным накопителем энергии получены данные, позволяющие сделать вывод о целесообразности использования емкостных накопителей энергии в составе ЭМТ. Однако целесообразность применения молекулярных накопителей с электроприводами определяется схемой коммутации электрических машин, структурой, параметрами и алгоритмом функционирования системы управления. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны технические предложения по построению автоматической системы управления движением ГМ с ЭМТ и выбору параметров молекулярного накопителя в зависимости от условий, режимов эксплуатации и параметров агрегатов ЭМТ, направленные на повышение уровня тягово-динамических и топливно-экономических свойств машины.

Показано, что для случая  > 0 (при движении на режиме разгона) энергия накопителя используется для разгона машины, снижая при этом нагрузку на генератор и, соответственно, на тяговый ДВС:

  ,  (10)

где    –  мощность генератора; -  вес машины;  fс  - суммарный коэффициент сопротивления движению; -  радиус ведущего колеса; - передаточное число редуктора; -  КПД редуктора; ,- коэффициенты пропорциональности, постоянные для данной электрической машины; Ф  - магнитный поток электродвигателя;   -  конечное напряжение на выводах накопителя; - время заряда; - постоянная времени цепи заряда, здесь: -  емкость накопителя энергии, - эквивалентное сопротивление цепи тягового электродвигателя, - сопротивление емкостного накопителя.

В режиме торможения при <0 молекулярный накопитель энергии подключается к сети, обеспечивая использование энергии рекуперации, вырабатываемой электроприводами при торможении машины, за счет ее аккумулирования. При этом выражение (11) принимает вид:

. (11)

где - напряжение на выводах ТЭД в генераторном режиме;

В случае равномерного движения при движении ГМ с неполной питание электроприводов и заряд накопителей осуществляется от генератора:

.Молекулярный накопитель энергии при необходимости  также подключается на заряд при работе на месте. Функциональная схема системы управления движением ГМ с электромеханической трансмиссией приведена на рис 5.

Таким образом  во второй главе на основе анализа комплекса процессов, происходящих при функционировании ГМ в различных условиях и на разных режимах работы машины формируется облик системы автоматического управления, моделируется процесс управления движением с учетом динамической нагруженности  трансмиссии при переключении  передач, обосновываются принципы организации функционирования автоматической системы управления движением ГМ, предлагается метод исключения возникновения цикличности переключения передач при автоматическом управлении,  предлагаются схемы, учитывающие особенности построения и функционирования автоматической системы управления шасси ГМ с электромеханической трансмиссией.

Третья глава посвящена вопросу управления агрегатами шасси ГМ в условиях ограниченности информации. В ней проводится формализация имитационной модели динамики перемещения машины на основе анализа режимов работы и процессов управления агрегатами, обеспечивающими движение; обоснование принципов построения и организации функционирования автоматической системы управления движением, структуры информационного обеспечения адаптивной системы управления, метод построения нечетких алгоритмов управления, реализуемых на базе микропроцессорных систем, и рассмотрены варианты технической реализации комплексной системы управления движением ГМ на основе нечетких алгоритмов.

При управлении движением ГМ автоматика должна обеспечивать: комплексное управление агрегатами шасси по единой программе; коррекцию законов управления двигателем и трансмиссией в зависимости от внешних условий движения и решаемых задач; защиту агрегатов шасси от критических режимов работы; изменение алгоритмов управления для сохранения работоспособности машины в случае возникновения неисправностей; обеспечение движения в ручном режиме при отказе вычислительной части.

Процесс построения адаптивной системы управления включает задание множеств и соотношений, определяющих структуру и качественный состав системы информационного обеспечения.

Элементами множества Q = {q1, q2, q3,…, qj,…},  j = 1,…, J, являются выходные сигналы датчиков (температура, давление, частота вращения и т.д.) или других измерительных устройств, то есть элементы этого множества qj,  j = 1,…, J  –  параметры, характеризующие техническое состояние, режимы работы систем и агрегатов машины, доступные для определения методом прямого измерения.

Составляющими множества Y = {y1, y2, y3,…yr,…},r = 1,…, R, являются параметры, недоступные определению методом прямого контроля. Указанная информация необходима для придания системе свойства адаптивности и может быть получена c помощью различных процедур наблюдения и обработки множества Q.

Для математического описания среды функционирования и объекта, как динамической системы, использован N–мерный вектор–столбец x = (x1, x2, x3,…, xN), компоненты которого x1, x2, x3,…, xN, образуют множество информационных параметров X = {x0, x1, x2,…, xn,…},  n = 1,…, N, являющихся объединением множеств Q и Y. Элементы данного множества  составляют информационное пространство объекта управления, характеризуют внешние воздействия, состояние и режимы работы систем и агрегатов машины и необходимы для однозначного описания объекта.

Множество состояний объекта  W = {w1, w2, w3,…, wl,…},  l = 1,…, L включает элементы w1, w2, w3,…, wl, которые являются характеристиками состояния динамической системы и определяются совокупностью переменных величин x1, x2, x3,…, xN. Данное множество объединяет возможные состояния систем и агрегатов и режимы движения машины.

На основе информации о задающих воздействиях водителя, отображаемой параметрами элементов множества X, осуществляется идентификация его желаний при выборе режима движения, текущего режима работы объекта и его технического состояния, выступающего в роли ограничения в ходе реализации требуемого режима. При этом системой управления формируются управляющие сигналы, составляющие множество U = {u1, u2, u3,…, um,…},  m = 1,…, M. Элементы множества U образуют M–мерный вектор столбец u = (u1, u2,…, uM), компоненты которого u1, u2,…, uM  являются управлениями системы.

Все эти величины в общем случае являются функциями фазовых координат объекта и его управлений и, в частности, могут просто совпадать с одним из своих аргументов. Совокупность характеристик Wl,  l = 1,…, L, динамической системы представляет собой вектор W = (W1,…, WL) в  L –мерном евклидовом пространстве. Вектор W характеризует техническое состояние и режимы работы ГМ и является определяющим при формировании управляющих воздействий Координатами  вектора W являются как параметры, определяемые методом прямого измерения, так и данные, найденные в результате различных процедур идентификации, характеризующие динамические свойства системы и объекта управления. Следовательно, в результате анализа указанных характеристик возможно осуществлять прогнозирование состояния объекта и организовать управление им с предвидением.

Структурная схема процесса сбора и обработки информации и формирования управляющих воздействий микропроцессорной системой, реализующей адаптивные алгоритмы управления, приведена на рис.6.

Установлено, что реализацию адаптивного управления агрегатами шасси ГМ целесообразно осуществлять на основе принципов нечеткой логики.

Предлагаемый в работе метод позволяет осуществлять применение указанных принципов при организации алгоритмического обеспечения и построении программ управления, реализуемых на базе «обычных» микропроцессорных систем, что обеспечит, наряду с упрощением системы управления, повышение ее устойчивости и способность адаптироваться к изменяющимся условиям функционирования объекта.

Разработка алгоритмов функционирования автоматической системы управления движением ГМ разбита на следующие этапы:

Анализ процесса, в ходе которого осуществляется исследование структуры и описание процессов функционирования объекта управления, определяются цели и задачи управления.

Постановка задачи управления включает: определение перечня параметров, характеризующих объект, выбор из их числа целевой функции, определяющей цели управления, и ограничений, накладываемых на изменения вектора управления (или его производных), нахождение (при ограниченной информации и ограниченных технических средствах) взаимосвязи вектора управления с векторами состояния и внешних воздействий и формирование управляющих воздействий направленных на наилучшее приближение системы к условиям, соответствующим экстремуму функционала

. (20)

при заданных ограничениях на изменения векторов управления и состояния .

Предварительные исследования проводятся для того, чтобы  удостовериться в невозможности решения задачи классическими методами и необходимости применения именно адаптивных методов.

Решение задачи адаптивного управления, заключающееся в определении статических и динамических характеристик процесса, уточнении неизвестных параметров, выявлении термов (разбиение переменных на интервалы) и в определении действий по каждому терму (создание базы правил). После определения приоритетов действий формируется решение на управление, которое реализуется в виде системного и прикладного программного обеспечения.

Проверка результатов решения задачи адаптивного управления, состоящая в апробировании алгоритмов и разработанной на их основе программы адаптивного управления и оценке полученных результатов на моделях с использованием математического, физического, имитационного моделирования или при проведении экспериментальных исследований на реальных объектах.

Реализация принципов нечеткой логики на базе микропроцессорных систем может быть осуществлена посредством специального представления, обработки и анализа входной информации при формировании управляющего воздействия.

Информация, формирующая множество параметров, регистрируемых датчиковой аппаратурой, объединяет аналоговую, дискретную и частотную составляющие и обеспечивает микропроцессорный блок необходимыми данными для проведения идентификации состояния и режимов движения машины. Параметры, представляющие собой аналоговые сигналы и характеризующие состояние систем и агрегатов ГМ, представляются в виде набора лингвистических значений, каждое из которых определяет фазу существования объекта. В результате анализа процессов функционирования ГМ установлено, что для задания режимов работы автоматической системы управления достаточно четырех термов, характеризующих рекомендуемый, допустимый, предельный и аварийный режимы работы агрегатов шасси.

Аналоговые сигналы, составляющие группу параметров, характеризующих управляющие воздействия водителя, разбиваются на диапазоны и в зависимости от уровня задают режимы движения, наилучшие по тягово-динамическим или топливно-экономическим свойствам.

Таким образом, аналоговая информация представляется в виде дискретных сигналов, что позволяет упростить процесс ее обработки и принятия решения. Динамические составляющие, характеризующие направление вектора состояния объекта и желание водителя в выборе режимов движения, определяются в результате обработки аналоговой информации с использованием процедур идентификации, главным образом дифференцирования и определения скорости изменения сигнала.

Дискретная информация, представляющая собой совокупность пороговых сигналов, отображает характеристики состояний и режимов работы агрегатов машины и подразделяется на три вида: информация о критических состояниях рабочих параметров, информация о состоянии агрегатов и механизмов, диагностическая информация о состоянии электрических цепей.

Предлагаемое разбиение входных параметров позволяет представить процедуру обработки сигналов как решение задачи анализа композиции трех временных функций с последующим совмещением пороговой и аналоговой информации.

Программа управления не содержит жестких алгоритмов и готовых решений по каждой возможной ситуации в связи с многообразием возможных вариантов состояний. Приоритетность того или иного решения обусловлена необходимостью обеспечения работоспособности машины в нештатной ситуации.

Целями управления в зависимости от условий движения являются обеспечение наилучших тягово-динамических или топливно-экономических свойств, характеризуемых средней скоростью VМ  движения и расходом топлива QT, и представляющие собой следующие функционалы:

,

в нахождении экстремальных значений которых при заданных ограничениях заключается задача выбора наилучших законов управления.

В случае выхода значений TОЖ, TМ, PМ за переделы допустимых режим движения и, следовательно, VМ  и Д  за счет изменения топливоподачи и переключения передач выбираются из соображений защиты агрегатов от критических режимов работы, а выходные параметры, при этом выступают в роли ограничений:

;

;

.

В общем виде схема принятия решения на

переключение  передач  приведена  на  рис.7. В процессе сбора и обработки информации определяются входные сигналы, характеризующие задающие воздействия водителя (ход hЗ задатчика скорости (педали подачи топлива), педали тормоза hТ и скорости их перемещения и ), а также сигналов, являющихся результатом реализации режимов работы ДВС и трансмиссии (скорости движения машины VМ, частоты  вращения двигателя Д, их производные и , температуры охлаждающей жидкости TОЖ и масла TМ, давления масла TМ  и т. д). На  основании данных положений разработаны технические решения по совершенствованию автоматической системы управления агрегатами шасси, реализующей адаптивные алгоритмы управления движением, управление агрегатами ГМ, и осуществляющей коррекцию алгоритмов управления при изменении условий функционирования, состояния объектов управления или управляющих воздействий водителя (рис. 8). Предлагаемая система управления исключает участие человека в выборе режимом работы систем и агрегатов, обеспечивающих движение машины. Водитель является задатчиком скоростного режима движения,  а выбор  режимов  работы  двигателя и трансмиссии и обеспечение заданной скорости осуществляет автоматика. При этом за счет связного управления двигателем и трансмиссией обеспечивается выбор рациональных режимов их работы в зависимости от внешних условий, управляющих воздействий и технического состояния.

Одной из функций представленной системы является регулирование плавности переключения передач. Исключение  ударных  нагрузок в трансмиссии при автоматическом  переключении  передач  осуществляется за счет  связного управления ДВС и процессом переключения передач, а также регулированием момента трения фрикционных элементов трансмиссии. Обеспечение безударного переключения передач реализуется посредством ограничения скорости нарастания момента трения фрикционного устройства МТР (рис. 9) при изменении давления в системе гидроуправления регулированием проходного сечения управляемого дросселя и уравнивания угловых скоростей 1 и 2,.

Реализация закона управления обеспечивает быстрое заполнение магистрали и бустера фрикционного устройства до появления давления в цилиндре за время t1, а затем регулирование нарастания давления в гидросистеме за счет изменения проходного сечения дросселя до полного включения фрикциона за время tР. Установлены зависимости площади проходного сечения дросселя от времени включения фрикционного устройства и закон изменения давления масла в бустере.

Вследствие того, что переключение передач производится в условиях непредвиденных изменений внешних воздействий управляющий сигнал на открытие  дросселя  формируется с применением процедуры адаптации к изменению внешних условий, параметров, технического состояния и режимов движения и реализуется специальным контуром управления, содержащим  адаптивный регулятор, выполненный на основе программно-аппаратных средств и обеспечивающий коррекцию программы управления при изменении условий функционирования. Рациональная схема системы регулирования имеет вид (рис. 10). 

Для качественного регулирования температуры ДВС и трансмиссии система управления должна включать контур адаптации, обеспечивающий оптимальную настройку регулятора при любом изменении параметров объекта управления и внешних условий функционирования (рис. 11).

Таким образом, на основе анализа режимов работы и процессов управления агрегатами проведена формализация имитационной модели динамики перемещения машины, разработаны принципы построения и организации функционирования автоматической системы управления движением, предложен мнтод построения нечетких алгоритмов управления и рассмотрены варианты технической реализации комплексной системы управления движением ГМ на основе нечетких алгоритмов.

В четвертой главе (Оценка автоматической системы управления шасси гусеничной  машины) приведены общий подход к оценке автоматической системы управления шасси, методика экспериментальной оценки и имитационный метод исследования с учетом требований автоматизации промышленного производства.

В результате анализа задач автоматизации управления системами и агрегатами шасси ГМ в различных режимах функционирования машины установлено, что проведение объективной оценки эффективности автоматической системы управления на основе комплексного показателея вида W=[Q11,Q12,Q13,….Qk], где Qn (n=1,k) частные показатели, характеризующие каждое свойство системы, невозможно. Это связано со значительными трудностями в выявлении функциональной зависимости Wk (Q) =f(Q11,Q12,Q13,….Qk) комплексного показателя от частных. Кроме того, в зависимости от назначения, условий эксплуатации и режимов работы ГМ изменяется приоритет того или иного свойства, реализуемого автоматической системой управления. Эффективность автоматической системы управления шасси ГМ, наряду с функциями автоматизации информационных и управляющих процессов, определяется рядом дополнительных свойств (рис. 12).

Показано, что оценку автоматической системы управления шасси ГМ целесообразно осуществлять по результатам анализа соответствия представленной системы предъявленным требованиям, проводимого на основе частных оценочных показателей, определяемых на наиболее характерных режимах эксплуатации. При этом оценка автоматической системы управления шасси ГМ включает качественный и количественный анализ исследуемой системы на основе комплекса частных оценочных показателей. Качественный анализ проводится при проверке функций запуска подогревателя, ДВС, подготовки ГМ к движению и троганию машины в любых дорожно-грунтовых условиях. Указанные функции считаются реализованными, если они выполнены с учетом всех предъявленных требований. Количественная оценка проводится на основе анализа основных и вспомогательных показателей функциональных возможностей автоматической системы управления движением ГМ в целом в сравнении с ручным режимом управления.

Группа оценочных показателей характеризует тягово-динамические и топливно-экономические свойства машины.  Группа вспомогательных оценочных показателей включает: динамическую нагруженность трансмиссии; качество регулирования термодинамического баланса; адаптивность алгоритмов автоматического управления к внешним условиям движения, техническому состоянию и рабочим параметрам; устойчивость движения машины в зоне перекрытия передач, а также влиянием процесса автоматического переключения передач на курсовую устойчивостьв случае криволинейного движения.

Исходная информация для расчета показателей оценки находилась экспериментальными методами. Оценка качества выполнения исследуемой системой функций управления агрегатами и контроля их технического состояния включает три основных этапа: проведение испытаний с целью получения исходной информации; обработка результатов испытаний и подготовка исходных данных для расчета; расчет частных оценочных показателей, анализ полученных результатов и заключение о соответствии системы управления предъявляемым требованиям.Определение оценочных показателей kЗ, kИ, kП, mt(GТ) и ms(Gs) осуществлялось с применением комплекса электронных стендов для исследования микропроцессорных систем управления. Схема организации процесса определения оценочных показателей представлена на рис. 13.

Получение исходных данных для оценки автоматической системы управления шасси ГМ проводилось на следующих наиболее характерных режимах эксплуатации объекта: предпусковая подготовка ДВС; автоматическое управление запуском ДВС различными способами: электрическим, воздушным, комбинированным; трогание машины с места в автоматическом режиме; разгон–торможение машины; движение по криволинейному; движение с переключением передач на подъеме (спуске); пробеговые испытания.

Оценка тягово-динамических свойств ГМ с автоматической системой управления шасси проводилась на основе частных оценок скоростных свойств при прямолинейном и криволинейном движении.

Для оценки разгонных свойств использовались разгонные характеристики (графиков V=f(tр) – зависимости скорости движения от времени tр разгона), характеризующие интенсивность разгона ГМ при прямолинейном движении.

Оценка динамических качеств ГМ при криволинейном движении проводилась на основе сравнения средних скоростей прохождения специальной трассы. Трасса представляет собой "змейку", состоящую из полуокружностей различных радиусов (10; 20; 30; 40 м), скомпонованных на местности в определенном порядке.

При пробеговых испытаниях осуществлялась оценка скоростных свойствв ГМ отношением разности средних скоростей движения при автоматическом VAср  и ручном VPср режимах управления.

Оценка топливно-экономических свойств ГМ с автоматической системой управления движением производилась сравнением расходов топлива при пробеговых испытаниях машины в ручном GТР и автоматическом GТА режимах движения.

Оценку качества регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии предлагается проводить на основе обработки и анализа данных температурного режима работы силовой установки и трансмиссии, полученных в процессе движения машины при пробеговых испытаниях.

Рациональным значением температурного режима работы моторно-силовой установки является среднее значение рекомендуемого интервала температуры:

.

Точность регулирования температурного режима двигателя и трансмиссии определяется средним значением квадрата разности регулируемой температуры Ti и значения температуры TОПТ:

,

где k  –  число измерений температуры Ti.

Устойчивость регулирования температурного режима двигателя и трансмиссии характеризуется дисперсией или средним квадратическим отклонением текущего значения Ti от среднего значения регулируемой температуры :

; .

Динамическая нагруженность силовой цепи "двигатель–трансмиссия–гусеничный движитель" при переключениях передач оценивалась сравнением результатов измерений моментов на ведущих колесах машины при переключениях передач в ручном и автоматическом режимах при разгоне (торможении) машины и движении на подъеме (спуске).

Оценка устойчивости движения осуществлялась в ходе сравнительного анализа данных, полученных при движении в ручном и автоматическом режимах.

Вывод об устойчивости работы автоматической системы управления движением формируется на основании анализа значений числа переключений передач и блокировок фрикциона ГП, средней скорости, средней частоты вращения ДВС, среднего квадратического отклонения скорости и частоты вращения ДВС и их сравнения в ручном и автоматическом режимах управления.

Таким образом, при анализе соответствия автоматической системы управления шасси предъявляемым требованиям необходимо определить показатели, характеризующие тягово-динамические, топливно-экономические свойства и способность системы управления осуществлять защиту агрегатов машины от критических режимов работы, вызванных возникновением неисправностей и отказов, а также ошибочных действий водителя по управлению движением ГМ. При этом оценка функциональных возможностей автоматической системы управления движением ГМ и влияние автоматизации процессов управления агрегатами шасси на эксплуатационные свойства машины проводится на основе анализа частных оценочных показателей, характеризующих каждое из свойств, и определяемых экспериментальным путем.

С целью сокращения затрат времени, сил и средств при оценке эффективности и проведении исследований, направленных на анализ структуры, параметров системы управления и отладку программного обеспечения на этапе ее разработки предложен имитационный метод моделирования процессов функционирования объекта, оснащенного автоматической системой управления шасси. Расчет характеристик объекта, предусмотренных программой исследования, проводился в процессе имитации работы элементов сложного объекта и их взаимодействия с учетом влияющих факторов в условиях, близких к реальным.

Предложенный в работе имитационный метод исследования, анализа работы и оценки автоматических систем управления шасси ГМ основан на использовании специализированного электронного стендового оборудования, в состав которого должны входить статический и динамический стенды-имитаторы сигналов датчиковой аппаратуры в совокупности с аналитическими методами расчета исходных данных и математическим (физическим) моделированием процессов функционирования машины.

Отработка алгоритмов функционирования, отладка программного обеспечения и исследование БИУС в статических режимах работы, включающие проверку каналов ввода и вывода информации, аварийной и дорожной сигнализации, режимов ручного и автоматического управления, функций защиты от аварийных режимов работы и поиска неисправностей проводится с использованием электронного статического стенда-имитатора сигналов датчиковой аппаратуры, формирующего сигналы датчиковой аппаратуры систем и агрегатов образца ВВТ.

Стенд, имитируя сигналы датчиковой аппаратуры, позволяет создавать любые комбинации дискретных, аналоговых и частотных сигналов, формируя на входе в автоматическую систему управления условия для выдачи команд на запуск подогревателя, ДВС, переключения передач в трансмиссии и т.д. При этом по каналам обратной связи фиксируются управляющие сигналы, выдаваемые испытуемым блоком управления. 

Исследование динамических режимов функционирования автоматических систем управления должно быть реализовано с применением динамического стенда-имитатора сигналов датчиковой аппаратуры, выполненного на базе микропроцессорной техники(рис. 14). Предлагаемый имитационный метод исследования автоматических систем управления на основе данного стенда и разработанного программного обеспечения, электронного стенда и микропроцессорного блока системы управления и контроля, включающий физическое моделирование процессов функционирования автоматической системы управления совокупности с аналитическими методами расчета исходных данных, математическим моделированием и реальными записями параметров внешних условий, рабочих процессов агрегатов и в целом движения ГМ обеспечивает, адекватность имитируемых процессов реальным режимам функционирования машины, оснащенной микропроцессорной системой управления.

Перечень решаемых задач позволяет применять разработанный метод для проведения испытаний и исследований автоматических систем управления шасси транспортных машин, а также отладки программного обеспечения бортовых микропроцессорных контроллеров в составе автоматизированных систем контроля, диагностики и управления агрегатами ГМ. В связи с использованием реальных элементов систем управления при проведении исследований отпадает необходимость в ее математическом моделировании. Это повышает достоверность полученных результатов, так как при аналитическом описании процессов функционирования сложных технических устройств достаточно трудно учесть особенности конструкции и рабочих процессов исследуемой системы.

Определение и анализ коэффициентов kз, kи  и kп при движении машины на каждой передаче по совокупности дорожно-грунтовых условий при расчетном и реальном законах управления движением позволит решать следующие задачи: определение по соотношению коэффициентов kз и kи, найденных для реальных законов управления, к коэффициентам, характеризующим оптимальные законы управления, степени близости реального закона управления к оптимальному; анализ влияния закона управления движением на потери в агрегатах ходовой части; анализ влияния интервала между характеристиками переключения на пониженную и повышенную передачи на тягово-динамические и топливно-экономические свойства; создание необходимых предпосылок для оценки топливной экономичности ГМ. Оценочные показатели kз, kи,  kп, mt(GТ) и ms(Gs) целесообразно определять с применением комплекса электронных стендов для исследования микропроцессорных систем управления.

Задание требуемого скоростного режима движения, закона изменения параметров, характеризующих внешние условия функционирования (коэффициент суммарного сопротивления движению) и техническое состояние систем и агрегатов шасси ГМ (температура охлаждающей жидкости и масла ДВС, уровни  эксплуатационных жидкостей, давления масла и т.д.), а также организация ручного управления осуществляется ЭВМ. Возможность регистрации и записи имитируемых рабочих параметров и режимов работы позволяет проводить дальнейшую обработку и анализ полученной информации по различным методикам и оценку качества функционирования автоматической системы управления в различных внешних условиях.

Таким образом, предлагаемый метод исследования и оценки автоматических систем управления шасси ГМ на базе исследовательских моделирующих комплексов позволяет осуществлять имитационное моделирование работы аппаратуры, отработку логики функционирования систем управления, конструктивно-компоновочного исполнения аппаратуры, имитацию  различных  режимов  работы  агрегатов  ГМ  и движения машины в целом в различных внешних условиях. Кроме того, функция записи рабочих параметров ГМ и режимов работы исследуемой системы управления позволяет проводить обработку и анализ полученной информации по различным методикам.

В пятой главе (Методика экспериментальных исследований) приведена методика экспериментальных исследований ГМ с автоматической системой управления шасси, реализующей адаптивные алгоритмы управления.

В ходе проведенных исследований были получены исходные данные для анализа влияния автоматической системы управления шасси на тягово-динамические свойства машины, среднюю скорость движения ГМ, топливную экономичность, уровень динамических нагрузок в трансмиссии при переключении передач, а также для оценки количества нерациональных переключений передач и качества регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии.

Для анализа влияния предлагаемой автоматической системы управления шасси на  тягово-динамические свойства машины было проведено планирование эксперимента, которое осуществлялось по известной методике. При заданных уровнях и интервалах варьирования факторов (Табл. 2).

Уровни и интервалы варьирования факторов

Табл. 2

Наименование

Время разрыва силового потока tраз, с

Время задержки включения следующей передачи tz, с

Величины раздвижки границ адаптивного закона переключения передач, dV

Обозначение

х1

х2

х3

Основной уровень

3

2,5

0,5

Интервал варьирования

0,2

0,5

0,1

Верхний уровень

3,2

3,0

0,6

Нижний уровень

2,8

2,0

0,4

По результатам получена функция отклика, аппроксимируемая полиномом, коэффициенты которого найдены по методу наименьших квадратов.

На рис. 15 представлена разгонная характеристика ГМ с системой автоматического управления ГМП. Проверка адекватности математической модели выполнялась по критерию Фишера (F-критерию) и подтвердила ее адекватность.

Для отработки законов связного управления режимами работы ДВС и ГМТ при непосредственном участии автора была разработана, изготовлена и установлена на испытуемую ГМ «Березина» автоматизированная система управления топливоподачей ДВС (рис. 16). 

Схема их проведения представлена на рис. 17, а схема установки  тензодатчиков  и монтаж средств измерения на валу - на рис. 18, 19. С целью определения зависимости степени влияния автоматики на процессы управления от квалификации водителей были проведены ходовые испытания.

Эксперимент проводились на двух типах дорог:

а) трасса с бетонным покрытием: прямой ровный участок бетонной дороги (1 км) для определения тягово-динамических характеристик ГМ; бетонная площадка для проведения исследований прохождения ДГМ поворотов с различными радиусами поворота.

б) грунтовая трасса:  участок ровной дороги удовлетворительного состояния с поворотами радиусом от 10 до 80 м;  участок разбитой дороги с переменным профилем (высота неровности от 50 до 300 мм;  участок подъемов (спусков) крутизной до 32.  Для проведения экспериментальных исследований проведена загрузка экспериментальной машины  дополнительным мерным грузом.

Таким образом подтверждена адекватность математической модели и предложена методика исследований, позволяющая в полной мере выявить уровень функционального потенциала ГМ с предлагаемой системой автоматического управления, и его соответствие требованиям эксплуатирующих организаций.

В шестой главе -  Анализ результатов экспериментальных исследований - проведен анализ целесообразности оснащения ГМ автоматической системой управления шасси, разработаны предложения по автоматизации промышленного производства предлагаемой системы, оценена эффективность системы в случае ее внедрения.

Анализ полученных результатов показал, что динамические качества и значения средней скорости движения машины при вождении в автоматическом режиме управления по сравнению с ручным оказались выше, особенно при вождении малоопытными водителями. В случае вождения водителями высокой квалификации интенсивность разгона при ручном и автоматическом режимах управления практически одинакова (при незначительном преимуществе автоматического режима управления  –  до 5 % при разгоне до максимальной скорости).

За время разгона 37 с в автоматическом режиме по грунтовой дороге достигнутая водителями низкой квалификации скорость в среднем на 11 % выше скорости, показанной ими за это же время в режиме ручного управления. При управлении же движением ГМ в автоматическом режиме за время разгона 37 с достигнутая ими скорость в среднем всего на 2 % ниже скорости, реализованной водителями высокой квалификации (рис. 20).

Основные показатели подвижности ГМ при вождении водителями различной квалификации приведены в табл.3.

Показатели подвижности ГМ при вождении водителями различной квалификации

Табл. 3

Оценочные параметры

Водит. мастер вождения

Водит. низкой квалификации

Руч.

Авт.

Руч.

Авт.

,  км/ч

31

33

26

31

v,  км/ч

5,1

4,9

6,7

4,3

,  мин-1

1700

1680

1580

1660

n,  мин-1

223

214

209

199

, л/ 100 км

290

275

320

285

Количество переключ. на 1 км

3,4

3,7

2,1

3,6

Повышение показателей динамических качеств машины при автоматическом управлении движением обеспечивается за счет исключения водителя из процесса выбора режима работы блокировочного фрикциона ГП и законов переключения передач и реализацией автоматической системой рациональных законов управления двигателем и трансмиссией. При увеличении суточного пробега машины до 150-200 км, когда сказывается физическая усталость, снижение реакции водителей, наблюдается рост ошибок в выборе режимов движения, преимущество автоматического управления существенно возрастет.

На рис. 21 представлены гистограммы распределения скоростей движения ГМ при управлении в автоматическом и ручном режимах. Как показывает анализ распределения скоростей, продолжительность движения со скоростями свыше 30 км/ч у водителей высокой квалификации в автоматическом режиме несколько выше, чем в ручном. Она составляет 74 % в режиме «автомат» и 61 % в ручном. У водителей низкой квалификации эти показатели составляют: 52 % в режиме «автомат» и 31 % в ручном режиме. Приведенные данные позволяют сделать вывод о существенном росте показателей подвижности при использовании автоматического управления по сравнению с ручным.

Применение автоматической системы обеспечивает работу двигателя на рациональных с позиций загрузки режимах (1600 – 1800 мин-1) независимо от скоростного режима движения машины и квалификации водителя (рис. 22).

При управлении водителями высокой квалификации в ручном и автоматическом режимах выявлено практически одинаковое среднее количество переключений передач на 1 км пути: 3,4 переключения в ручном режиме и 3,7  –  в режиме «автомат».

Аналогичный результат получен при управлении в автоматическом режиме водителями низкой квалификации: 3,6 переключения на 1 км пути. Однако при управлении в ручном режиме количество переключений существенно ниже  –  2,1  переключения на 1 км, что объясняется игнорированием водителем необходимости осуществления переключения в связи с ошибками в выборе режима работы трансмиссии. Полученные результаты показали, что при движении в автоматическом режиме в сравнении с ручным расход топлива снижается в среднем на 5-7 % при вождении водителями высокой квалификации и до 11 % при вождении малоопытными водителями, что говорит о высокой эффективности автоматической системы управления движением, обеспечивающей повышение запаса хода ГМ. 

Анализ полученных данных показал, что моменты на ведущих колесах при переключениях с первой передачи на вторую возрастают в 2 – 2,3 раза, а при переключениях со второй на третью – в 1,6 – 1,9 раза.

Возникающие скачки моментов оказывают негативное воздействие на детали трансмиссии, приводят к преждевременному их износу и выходу из строя. За счет согласования процессов переключения передач и работы ДВС превышение зна

чений моментов после переключений передач над их значениями до переключений в среднем снизилось до 1,2 – 1,3 раза. Однако при этом в 1,8 – 2,0 раза увеличилось время переключения передач, составившее 1,3 – 1,5 с, при этом скачки моментов при переключениях передач полностью устранить не удалось (рис. 23).

В процессе проведения испытаний автоматическая система управления шасси обеспечила поддержание оптимального температурного режима работы ДВС

независимо от режимов управления и условий движения. Средняя температура ОЖ ДВС (рис. 24, 25) в случае движения в автоматическом режиме составила 770 С при управлении водителями

высокой квалификации и 750 С  –  водителями низкой квалификации. При движении же в режиме ручного управления при вождении водителями высокой квалификации средняя температура ОЖ ДВС составила 680 С, а водителями низкой квалификации –  690 С. Это говорит о том, что регулирование температуры охлаждающей жидкости ДВС в автоматическом режиме независимо от квалификации водителей осуществлялось с большей точностью, чем в ручном режиме. Таким образом, в результате экспериментальных исследований установлено, что автоматическая система управления шасси ГМ, построенная на принципах адаптивного управления, обеспечивает качественное регулирование температурного режима работы ДВС и трансмиссии в различных условиях не зависимо от состояния машины и квалификации водителя, определяющих характер управляющих воздействий.

Оценка эффективности применения системы автоматического управления ГМП с адаптивным законом управления проводилась в ходе пробеговых испытаний экспериментальной машины. Оценочными показателями экспериментальных исследований системы автоматического управления ГМП принимались следующие параметры: средняя скорость движения, расход топлива, время и путь разгона, динамическая нагруженность трансмиссии при переключении передач в ручном и автоматическом режимах.

Зависимости скорости от времени, а также зависимости расхода топлива от скорости движения  представлены в табл. 4.

Сравнительные данные  по разгонным характеристикам движения

экспериментальной машины 

Табл. 4

Наименование образца

Режим

управления

Максимальная скорость,

км/ч

Время разгона до скорости 32 км/ч, с

Путь разгона, м

Среднее ускорение, м/с2

Средний расход топлива, л/100 км

экспериментальная машина

автоматический

32,0

17

100

1,88

180,5

экспериментальная машина

ручной

32,0

22

130

1,45

192

контрольная машина

ручной

43,1

23

115

1,39

185

Средние скорости движения экспериментальная машина с системой автоматического управления ГМП на грунтовой трассе на 5 % больше, по сравнению с ручным управлением и на 10 % больше по сравнению с контрольной машиной, а расход топлива на 4 % меньше, чем в ручном режиме переключения передач и на 9 % меньше по сравнению контрольной машиной.

Переключение передач с системой автоматического управления ГМП значительно (в два раза) уменьшает значения пиковых «ударных» величин крутящих моментов и их значения за промежуток времени составляет 1000-1500 Н (рис. 26). Из анализа полученных графиков следует: время, затраченное на преодоление подъема крутизной 350, экспериментальной машины  с системой автоматического управления ГМП, на 14 % меньше по сравнению с ручным управлением переключением передач; количество переключений передач с системой автоматического управления ГМП на 20 % меньше по сравнению  с ручным управлением переключением передач;  колебания крутящих моментов в ГМТ с системой автоматического управления значительно меньше, что значительно влияет на повышение надежности и долговечности узлов и агрегатов трансмиссии;  скорость преодоление подъема крутизной 320 с системой автоматического управления ГМП на 5 % выше по сравнению с ручным управлением, что также влияет на общую среднюю скорость движения ГМ.

Достижение требуемого уровня функционального потенциал возможно только при автоматизации промышленного производства предлагаемой системы, которая будет заключаться в внедрении интеллектуальных систем управления производством, обладающими развитыми возможностями по анализу и распознаванию обстановки, формированию цели, планированию последовательности действий, а также выработке оперативных управляющих воздействий. Особое внимание должно быть уделено структуризации интеллектуальных систем. На базе анализа соответствующих типопредставителей предложена обобщенная структура автоматизированной системы управления (рис. 27.)

Системы состоит из подсистем. Динамическая экспертная  подсистема, представленная базой знаний, подсистемой логического вывода, подсистемой объяснений, интеллектуальным решателем, планировщиком и интерфейсными блоками. Наиболее сложные функции по принятию решений с помощью подсистемы логического вывода, а также базой знаний реализуются  интеллектуальным решателем. Интеллектуальный планировщик составляет рациональную последовательность действий, необходимых для определения управлений U(t). Интеллектуальный интерфейс является средством связи с экспертом через инженера по знаниям и используется для ее обучения посредством передачи знаний, а также для контроля за деятельностью автоматической части системы и оказания ей помощи, если она обращается к эксперту в нештатных ситуациях. Работа системы строится на учете конечного множества структур моделей Фj

где Y(t), U(t), W(t), ξ(t) – соответственно векторы выходных; управляющих, внешних и неконтролируемых воздействий в t-ый момент времени; t – непрерывное или дискретное время; , , , 0 - время динамической памяти; Фj - оператор преобразования модели j-той структуры.

Возможности использования конечного множества алгоритмов управления

где Fl - оператор l-го алгоритма управления; , ; L – количество алгоритмов управления объектом; Y* – вектор задающих воздействий; - длительность интервала времени известных предстоящих траекторий Y*.

Критерий эффективности вариантов систем управления

где qm – оператор m-го критерия эффективности вариантов системы управления.

Ограничения

где векторы заданных ограничений.

Основные принципы и методические вопросы определения эффективности автоматизированных систем управления регламентируются ГОСТ 24.702 - 85. Показатель интегрального экономического эффекта определялся как превышение стоимостной оценки результатов над стоимостной оценкой затрат за расчётный период:

Эт = Рт - Зт ,

где Эт - интегральных экономический эффект; Рт - стоимостная оценка результатов за период Т; Зт - стоимостная оценка затрат за период Т; Т - расчётный период.

При тождественности достигаемого полезного результата в форме обязательного выполнения поставленных задач традиционными и оборудованными системой автоматизированного управления шасси следует ориентироваться на вариант с минимальными интегральными затратами в течение расчётного периода. При этом за начало расчётного периода принимается год начала разработки предлагаемой системы, а конец расчётного периода определяется в соответствии со сроком морального старения технических средств системы. Математическая модель указанной задачи выражается в следующем виде:

  min Зт  при Э = const

При модернизации ГМ с применением системы автоматизированного управления движением и информационного обеспечения эксплуатации шасси интегральный экономический эффект определяется превышением интегральных затрат на выполнение поставленных задач традиционными образцами ГМ (базовый вариант) и ГМ, оснащенными системой автоматизированного управления (новый вариант) по формуле:

Эт = Зтб - Зтн,

где Зтб, Зтн — интегральные затраты на разработку, создание и использование шасси ВГМ по базовому и новому вариантам за расчётный период.

Интегральные затраты, на разработку, создание и использование базового (без системы автоматизированного управления) и нового (с предлагаемой системой) вариантов ГМ, равноценных по возможностям решения поставленных задач, за расчётный период определяются по формуле

Этб/н, 

где Tt — длительность расчетного периода; Иt — текущие издержки, включая затраты на эксплуатацию техники в году; Kt — все виды единовременных затрат, включая затраты на оснащение системы в году t; Лt — остаточная (ликвидная) стоимость выбывающих в год t основных фондов; — коэффициент приведения разновременных затрат к расчётному году – последнему году расчетного периода Т.

Таким образом в результате экспериментальных исследований показано, что время разгона машины, оборудованной автоматической системой управления может снизиться на 11%, при одновременном снижении утомляемости водителя и увеличении средней скорости на 20%, суточного пробега на 150-200 км, и одновременном снижении расхода топлива на 5-11%. В ходе эксперимента было отмечено, что при соответствующих настройках снизились в два раза скачки крутящих моментов при переключении передач, температура силовой установки в процессе движения находилась в наиболее рациональном интервале. Экономическая эффективность внедрения предложенных решений может достигать более 10%.

Заключение. 

  1. ГМ играют важную роль в экономике страны и не имеют альтернативы при решении транспортных задач в труднодоступной местности.  Условия их использования характеризуются отсутствием дорожной сети (1,6 км на 1000 км2 и менее), низкими температурами окружающей среды – до -60СО, необходимостью преодоления водных преград, отсутствием баз обслуживания, необходимостью пребывания в постоянной готовности к применению, низким уровнем подготовки обслуживающего персонала.
  2. Для выполнения возложенных на ГМ функций со стороны эксплуатирующих организаций их функциональный потенциал должен обеспечивать безотказную работу в описанных условиях, предусматривать возможность использования некачественных материалов при обслуживании, и возможность поблочного ремонта, длительное пребывание в готовности к применению, требовать минимальных эксплуатационных затрат при обеспечении высокой автономности и длительного использования по предназначению в отрыве от ремонтной базы. Достижение требуемого уровня функционального потенциала должно предусматривать автоматизацию производства ГМ и возможность их модернизации в ходе эксплуатации.
  3. Одним из путей реализации обоснованных в работе требований является автоматизация управления ГМ с возможностью адаптации автоматической системы управления к непрерывно меняющимся воздействиям на основе применения метода построения нечетких алгоритмов.
  4. Предложенный в работе принцип организации функционирования автоматической системы управления обеспечивает достижение целей управления при минимальном объеме данных о внешних условиях, состоянии и режимах работы объекта
  5. Разработан метод анализа условий возникновения цикличности переключения передач при автоматическом управлении трансмиссией.
  6. Линеаризация уравнений движения ГМ, применение которой обосновано результатами исследований инерционной и безынерционной моделей движения машины в условиях воздействия периодического внешнего возмущения, позволила существенно упростить решение задачи анализа влияния заданного закона переключения передач на устойчивость движения ГМ и оценки условий возникновения периодического изменения скорости, сопровождающегося цикличностью переключения передач.
  7. На основе анализа условий применения ГМ проведено обоснование принципов функционирования автоматической системы управления движением и структуры информационного обеспечения адаптивной системы управления шасси, реализующей достижение целей управления при минимальном объеме данных о внешних условиях, состоянии и режимах работы объекта.
  8. Предложен метод построения нечетких алгоритмов управления шасси ГМ, реализуемых на базе микропроцессорных систем управления, и обеспечивающих решение задачи адаптации управления движением ГМ к изменению внешних условий, технического состояния, режимов работы машины и управляющих воздействий механика-водителя.
  9. Обоснован вариант технической реализации автоматической системы управления шасси ГМ, обеспечивающей связное управление двигателем и трансмиссией и выбор рациональных режимов их работы в зависимости от внешних условий движения, управляющих воздействий водителя и технического состояния систем и агрегатов машины.
  10. Для отработки законов связного управления режимами работы ДВС и ГМТ разработана и изготовлена система управления топливоподачей ДВС и установлена  на  испытуемый объект «Березина». 
  11. Конструктивные доработки автоматической системы управления в совокупности с разработанным программным обеспечением,  реализующим связное управления ДВС и ГМТ на основе адаптивных алгоритмов, учитывающих изменение внешних условий функционирования объекта, задающих воздействий водителя и технического состояния машины, обеспечили требуемое качество и эффективность процессов управления движением ГМ, отсутствие цикличности при переключениях и в целом повышение уровня подвижности и надежности функционирования систем и агрегатов шасси.
  12. Разработаны технические решения, реализующие безударное включение передач при значительных изменениях параметров внешних условий и режимов работы систем и агрегатов машины. Снижение уровня динамических нагрузок в трансмиссии при переключении передач  реализуется за счет связного управления ДВС и коробкой передач, а также регулирования момента трения фрикционных элементов изменением давления в бустерах фрикционных устройств.
  13. Разработаны технические решения, обеспечивающие регулирование температурного режима работы двигателя и трансмиссии и поддержание в автоматическом режиме рациональной температуры в системе охлаждения, масляной системе двигателя и системе смазки и гидроуправления трансмиссии независимо от режимов работы и условий функционирования машины.
  14. Рассмотрены задачи и структура системы управления шасси ГМ с электромеханической трансмиссией. Проведены экспериментальные исследования с целью определения целесообразности использования молекулярных накопителей энергии в составе электромеханических трансмиссий и рассмотрены вопросы управления ее режимами работы.
  15. Предложена автоматическая система управления шасси ГМ с электромеханической трансмиссией с блоком молекулярных накопителей.
  16. Разработан метод экспериментальной оценки автоматической системы управления шасси ГМ, позволяющий на основе сравнительного анализа основных эксплуатационных свойств машины в ручном и автоматическом режимах управления в наиболее характерных условиях функционирования проводить оценку влияния автоматики на тягово-динамические, топливно-экономические свойства и способность обеспечить защиту от предельных и нерациональных режимов работы систем и агрегатов шасси ГМ.
  17. Для проведения анализа процессов управления системами и агрегатами шасси ГМ, оценки эффективности автоматической системы управления на этапах разработки, ее доводки и промышленного производства разработан имитационный метод исследования, который в совокупности с аналитическими методами расчета исходных данных, математическим моделированием и реальными записями параметров внешних условий, рабочих процессов агрегатов и задающих воздействий водителя обеспечивает обработку и анализ полученной информации по различным методикам и оценку качества функционирования автоматической системы управления шасси ГМ в различных внешних условиях.
  18. Проведены экспериментальные исследования ГМ с автоматической системой управления шасси, позволившие оценить разработанные решения по совершенствованию автоматических систем управления ГМ и практически проверить положения методики оценки автоматической системы управления ГМ.
  19. На основе полученных в результате экспериментальных исследований результатов осуществлен анализ влияния автоматической системы управления шасси ГМ на основные эксплуатационные свойства машины и оценка тягово-динамических, топливно-экономических свойств, а также качества регулирования температурного режима работы ДВС и ГМТ и динамических нагрузок в трансмиссии при переключении передач.
  20. При оценке динамических и скоростных свойств машины преимущество автоматического управления перед ручным в наибольшей степени проявилось при вождении малоопытными водителями.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

Согласно перечню ведущих рецензируемых научных журналов и изданий

  1. Евдокимов В.Г. Реализация требований к аппаратам управления шасси гусеничной машины с целью автоматизации их промышленного производства // Двойные технологии. 2010. № 2 (49). С. 16-19. (Журнал).
  2. Евдокимов В.Г. и др.  Технико-экономическая оценка эффективности системы автоматизированного управления движением гусеничной машины на этапе ее промышленного производства // Двойные технологии.  2010. № 2 (51). С. 25-27. (Журнал).
  3. Евдокимов В.Г. Алгоритмы управления шасси гусеничной машины // Двойные технологии. 2009. №4 (49). С. 53-55. (Журнал).
  4. Евдокимов В.Г. Автоматическая система регулирования температурного режима работы моторно - трансмиссионной установки гусеничной машины // Двойные технологии. 2009. №4 (49). С. 9-12. (Журнал).
  5. Евдокимов В.Г.  и др. Организация бортовых электронных систем контроля и управления колесных и гусеничных машин // Двойные технологии. 2009. № 4 (49). С. 13-19. (Журнал).
  6. Евдокимов В.Г. Организация процесса адаптации электронного управления агрегатами шасси гусеничной машины к изменяющимся условиям функционирования // Электроника и электрооборудование транспорта. 2009. № 4. С. 20-23. (Журнал).
  7. Евдокимов В.Г. и др. Задачи и структура адаптивной электронной системы контроля и управления гусеничной и колесной машины // Электроника и электрооборудование транспорта. 2009. № 4. С 4-6. (Журнал).
  8. Евдокимов В.Г. Анализ структурных схем электронных систем контроля, диагностирования и управления шасси колесных и гусеничных машин // Электроника и электрооборудование транспорта. 2009. № 2-3. С. 14-16. (Журнал).
  9. Евдокимов В.Г. и др. Проблемы повышения качества генераторной установки с использованием дискретной и полиномиальной моделей // Электроника и электрооборудование транспорта. 2007. № 5. С. 17-19. (Журнал).
  10. Евдокимов В.Г. и др. Математическая модель регулятора напряжения для автомобильной техники специального назначения // Электроника и электрооборудование транспорта. 2007. № 2. С. 22-25. (Журнал).
  11. Евдокимов В.Г. и др. Система зажигания для силовых установок специальных автомобилей // Электроника и электрооборудование транспорта.  2007. № 3. С. 26-28. (Журнал).
  12. Евдокимов В.Г. и др. Результаты экспериментальных исследований системы электроснабжения с резервным регулятором напряжения  // Электроника и электрооборудование транспорта. 2007. № 4. С. 31-33. (Журнал).
  13. Евдокимов В.Г. и др. Электрические характеристики и результаты испытаний системы зажигания для силовых установок специальных автомобилей // Электроника и электрооборудование транспорта. 2007.  № 5. С. 2-6. (Журнал).
  14. Евдокимов В.Г. и др. Гусеничная цепь транспортного средства // Бюл. Российского агентства по патентам и товарным знакам. 2005. №6.
  15. Евдокимов В.Г. и др. Гусеничная цепь транспортного средства для эксплуатации в холодных климатических условиях // Бюл. Российского агентства по патентам и товарным знакам. 2005. №7.

В других изданиях

  1. Евдокимов В.Г. Требования к автоматической системе управления шасси гусеничной машины на этапе промышленного производства // Стратегическая стабильность. 2010. № 1. С.40-42. (Журнал).
  2. Евдокимов В.Г. и др. Технический уровень гусеничных машин, предназначенных для эксплуатации в труднодоступной местности // Стратегическая стабильность. 2010. № 1. С.36-39. (Журнал).
  3. Евдокимов В.Г. Анализ влияния инерционности на среднюю скорость движения гусеничной машины // Методы и модели прикладной информатики: Межвузовский сборник научных трудов / МАДИ (ГТУ). М., 2009. С. 134-136. (Сборник).
  4. Евдокимов В.Г. Система автоматизированного управления функционированием агрегатов гусеничных машин на этапе промышленного производства. Благовещенск.: ДВВКУ, 2009. 125 с. (Монография).
  5. Евдокимов В.Г. Исследование условий возникновения цикличности переключения передач в автоматических ступенчатых трансмиссиях // Основные тенденции совершенствования вооружения и военной техники Сухопутных войск: Тематический научный сборник № 39. / ОА ВС РФ. М., 2009. С. 24-30. (Сборник).
  6. Евдокимов В.Г. Обеспечение плавности переключения передач в автоматических трансмиссиях гусеничных машин // Основные тенденции совершенствования вооружения и военной техники Сухопутных войск: Тематический научный сборник № 39. / ОА ВС РФ. М., 2009. С. 31-42. (Сборник).
  7. Евдокимов В.Г. Оценка достоверности результатов экспериментального исследования автоматической системы управления шасси гусеничной машины // Материалы 9 региональной научно-практической конференции «Молодежь XXI века: Шаг в будущие»/ ДальГАУ. Благовещенск.,  2008. С. 41-44. (Сборник).
  8. Евдокимов В.Г., Проблема автоматизации управления движением гусеничных машин и пути ее решения  // Материалы 9 региональной научно-практической конференции «Молодежь XXI века: Шаг в будущие» / ДальГАУ. Благовещенск.,  2008. С.  45-53. (Сборник).
  9. Евдокимов В.Г.  Теоретические основы и технические средства автоматизированного управления функционированием агрегатов гусеничных машин. Благовещенск.: ДВВКУ, 2007. 63 с. (Монография).
  10. Евдокимов В.Г., Экспериментальный метод оценки предлагаемой автоматической системы управления шасси гусеничной машины // Материалы 8 региональной научно-практической конференции «Молодежь XXI века: Шаг в будущие» / ДальГАУ. Благовещенск.,  2007. С. 97-103. (Сборник).
  11. Евдокимов В.Г., Система частных показателей оценки автоматической системы управления шасси гусеничной машины // Материалы 8 региональной научно-практической конференции «Молодежь XXI века: Шаг в будущие» / ДальГАУ. Благовещенск.,  2007. С. 104-109. (Сборник).
  12. Евдокимов В.Г. Поблочный ремонт системы управления гусеничной машины в полевых условиях // Сб. статей / Якутск., 2005. С. 87-89. (Сборник).
  13. Евдокимов В.Г.  Характерные условия использования гусеничных машин в Дальневосточном федеральном округе // Труды второй межвузовской конференции: Сб. статей / Хабаровск., 2005. С. 134-139. (Сборник).
  14. Евдокимов В.Г. Облик системы автоматического управления гусеничной машиной // Сб. статей / Якутск., 2004. С. 47-49. (Сборник).
  15. Евдокимов В.Г. Оценка достоверности результатов исследования // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов: Сб. статей /  Косомольск - на – Амуре., 2003 год. С 145-147. (Сборник).
  16. Евдокимов В.Г. Улучшение конструкций трака // Сборник научных трудов ученых ДальГАУ, чать – II. ДальГАУ., 2003 г. С. 21-23. (Сборник).
  17. Евдокимов В.Г. Механические средства очистки грунтозацепов траков от налипшего грунта  // Центральном справочно-информационном фонд, М., 2003.
  18. Евдокимов В.Г. Способы снижения залипания грунтозацепов траков грунтом // Сборник научных трудов ученных ДальГАУ, часть II. ДальГАУ., 2003. С. 74-76. (Сборник).
  19. Евдокимов В.Г., Основные направления снижения залипания грунтозацепов траков грунтом путём конструкторских направлений // Сборник научных трудов ученых ДальГАУ, часть II. ДальГАУ., 2003. С. 98-100. (Сборник).
  20. Евдокимов В.Г. Классификация специальных средств очистки грунтозацепов траков // Сборник научных трудов ученых ДВИ: Сб. статей/ ДВИ. Благовещенск., 2003. С. 39-41. (Сборник).
  21. Евдокимов В.Г. Механические средства очистки грунтозацепов траков от налипшего грунта // Сборник научных трудов ученых ДВИ: Сб. статей/ ДВИ. Благовещенск., 2003. С. 9. (Сборник).
  22. Евдокимов В.Г. Способы снижения залипания грунтозацепов траков грунтом// Сборник научных трудов ученых ДВИ: Сб. статей/ ДВИ. Благовещенск., 2002. С. 32-33. (Сборник).
  23. Евдокимов В.Г. Специальные средства очистки // Сборник научных трудов ученых ДВИ: Сб. статей/ ДВИ. Благовещенск., 2001. С. 87-89. (Сборник).
  24. Евдокимов В.Г. и др. Взаимозаменяемость и войсковой ремонт. Благовещенск., 2001. 135с. (Учебное пособие).
  25. Евдокимов В.Г. Основные направления и пути снижения залипания грунтозацепов танков грунтом // Сборник научных трудов ученных ДальГАУ, часть II. ДальГАУ. Благовещенск., 2001. С.110-112. (Сборник).
  26. Евдокимов В.Г. и др. Организация войскового ремонта. Благовещенск., 2001. 115с. (Учебное пособие).
  27. Евдокимов В.Г. Проблема автоматизации управления движением гусеничных машин и пути ее решения // Тематический научный сборник №6 / ОА ВС РФ. М., 2001. С. 218-225. (Сборник).
  28. Евдокимов В Г. Влияние залипания грунтозацепов траков грунтом на изменение затрат мощности при буксование гусеничного движителя // Наука производству: Сб. статей / ДальГАУ., №6. Благовещенск., 2000.  С. 173-175. (Сборник).
  29. Евдокимов В.Г. Зависимость сцепных свойств трака при залипании его грунтом от нагрузки на трак // Наука производству: Сб. статей / ДальГАУ., №6. Благовещенск., 2000. С. 175-177. (Сборник).
  30. Евдокимов В.Г. Влияние залипания грунтозацепов трака почвой на сцепные качества гусеничного движителя // Наука производству: Сб. статей ч. 2 / ДальГАУ. Благовещенск., 2000. С. 92-100.  (Сборник).
  31. Евдокимов В.Г. Влияние залипания грунтозацепов трака грунтом на инерционные потери. // Наука производству: Сб. статей ч. 2 / ДальГАУ. Благовещенск., 2000. С. 100-102.  (Сборник).
  32. Евдокимов В.Г. Влияние геометрических параметров трака на степень его залипания//  Наука производству: Сб. статей ч. 2 / ДальГАУ. Благовещенск., 2000. С. 96-98.  (Сборник).
  33. Евдокимов В.Г.  Особенности поблочного ремонта гусеничных машин в полевых условиях / Методические рекомендации по вопросу ремонта автомобильной техники / 29 КТЦ. С-Пб., 1997. С. 23-25. (Сборник).
  34. Евдокимов В.Г.  Эксплуатационные показатели гусеничной машины с автоматической системой управления / Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей.  / Аграрный университет. С-Пб., 1997. С. 52-54.
  35. Евдокимов В.Г.  Автоматизация сборки систем управления подвижных объектов // Электромеханика и автоматизация производственных систем: Сб. статей №5 /  Косомольск - на – Амуре., 1996. С 127-130. (Сборник).
  36. Евдокимов В.Г. Автоматизация заводского ремонта гусеничных машин на предприятиях Дальневосточного округа // Совершенствование электооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий: Сб. статей / Косомольск - на – Амуре., 1995. С 57-59. (Сборник).





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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.