ПРО ВПЛИВ КОЛИВАНЬ ТРАНСПОРТУЄМОЇ РІДИНИ НА ОБЛАСТЬ СТІЙКОСТІ ЗАМКНЕНОЇ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ КУРСОМ АВТОМОБІЛЯ

Автор(и)

  • Євген Александров Харківський національний автомобільно-дорожній університет https://orcid.org/0000-0001-7525-6383
  • Тетяна Александрова Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0001-9596-0669
  • Олександр Григор’єв Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0002-0155-1694
  • Ярослав Моргун Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0002-7399-4937

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0023.2021.01.05

Анотація

Розглянуто існуючі роботи для оптимізації автомобільних систем курсової стійкості. Складено математичну модель, яка описує збурений рух автомобіля з цистерною. Дана математична модель дозволяє врахувати коливання вільної поверхні рідини та визначити їх вплив на курсову стійкість автомобіля під час рівномірного руху та різкого гальмування. Описані характеристики автомобіля-паливозаправника, що використовувався для проведення розрахунків. Розроблено алгоритм побудови характеристичного рівняння для складної системи диференційних рівнянь, що описує динамічні зміни параметрів руху автомобіля з цистерною, коливання парціальних прошарків рідини у цистерні та роботу електромагнітного приводу керуючого клапана і електронного ПІД-регулятора для двоконтурної системи забезпечення курсової стійкості. На основі розробленої математичної моделі досліджується вплив вимушених коливань рідини на область стійкості системи в площині варійованих параметрів регулятора. Показано, що низькочастотні коливання вільної поверхні рідини призводять до значного скорочення області стійкості замкненої системи, що свідчить про необхідність врахування таких коливань при вирішенні задач аналізу і синтезу цієї системи. Встановлено, що для автомобіля з цистерною, де відбуваються низькочастотні поперечні коливання рідини, які супроводжуються перерозподілом маси, що збурює рух, збільшення курсової швидкості однозначно призводить до погіршення курсової стійкості. Це дозволило виключити цю швидкість із числа варійованих параметрів і суттєво спростити вирішувану задачу. Проведені розрахунки для різних рівнів завантаженості цистерни. З’ясовано, що рівень рідини в цистерні, з урахуванням його зв’язку зі швидкістю руху, оказує неоднозначний вплив на курсову стійкість автомобіля, і обмежувати дослідження розрахунками для випадку 50 % навантаження неприпустимо. Замість цього спрощення треба знаходити лінію, яка огинає зверху ті межі, що відповідають багатьом рівням рідини.

Ключові слова: коливання рідини; курсова стійкість; область стійкості; цистерна; ПІД-регулятор; параметри.

Біографії авторів

Євген Александров, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

доктор технічних наук, професор, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, професор кафедри автомобілів ім. А. Б. Гредескула; м. Харків, Україна; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7525-6383; e-mail: aleksandrov.ye.ye@gmail.com.

Тетяна Александрова, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

доктор технічних наук, професор, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», професор кафедри системного аналізу та інформаційно-аналітичних технологій; м. Харків, Україна; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9596-0669; e-mail: aleksandrova.t.ye@gmail.com.

Олександр Григор’єв, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

доктор технічних наук, професор, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», професор кафедри вищої математики; м. Харків, Україна; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0155-1694; e-mail: kpi.mmtt@gmail.com.

Ярослав Моргун, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант, м. Харків, Україна; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7399-4937; e-mail: yarki95@gmail.com.

Посилання

Tavernini D., Velenis E., Longo S. Feedback Brake Distribution Control for Minimum Pitch. Vehicle System Dynamics, 2017. Vol. 55, issue 6. pp. 902–923.

Fujimoto H., Harada S. Model-based Range Expansion Control System for Electric Vesicles Witch Front and Rear Driving-Braking Force Distribution. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2015. Vol. 62, issue 5. pp. 3245–3254. doi: 10.1109/TIE.2015.2402634.

Gong X., Qian L, Ge W., Yan J. Research on Electronic Brake Force Distribution and Anti-Lock Brake of Vehicle Based on Direct Drive Electro Hydraulic Actuator. International Journal of Automotive Engineering. 2020. Vol. 11, no. 2. pp. 22–29. doi: 10.20485/jsaeijae.11.2_22.

Tavernini D., Velenis E., Longo S. Model-Based Active Brake Force Distribution for Pitch Angle Minimization. IEEE 54th Conference on Decision and Control (December 15–18, 2015, Osaka). Osaka, IEEE Publ., 2015. pp. 197–202. doi: 10.1109/CDC.2015.7402108.

Nakamura E., Soga M., Sacai A., Otomo A., Kobayashi T. Development of Electronically Controlled Brake System for Hybrid Vehicle. SAE 2002 World Congress (March 4–7, 2002, Detroit). Detroit, SAE Publ., 2002. 6 p. doi: 10.4271/2002-01-0300.

Park G., Coi S.B. Optimal Brake Distribution for Electronic Stability Control Using Weighted Least Square Allocation Method. 16th International Conference on Control “Automation and Systems” (October 16–19, 2016, Gyeongju). Gyeongju: IEEE Publ., 2016, pp. 1420–1425. doi: 10.1109/ICCAS.2016.7832492.

Xinyu Wu. Control Strategy and Algorithm Study on Light Vehicle Electronic Mechanical Braking System. 5th International Conference on Education, Management, Information and Medicine (April 24–26, 2015, Shenyang). Shenyang, 2015. pp. 1453–1458. doi: 10.2991/emim-15.2015.282.

Her H., Cho W., Yi K. Vehicle Stability Control Using Individual Break Force Based on Tire Force Information. 14th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems (October 5– 7, 2011, Washington). Washington, IEEE Publ., 2011. pp. 22–29.

Alexandrov Y., Alexsandrova T., Morhun Y. Parametric Synthesis of the Electronic Control Unit of the Course Stability System of the Car. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 6, no. 9 (102). pp. 39–45.

Alexandrov Y., Alexsandrova T., Kostianyk I., Morhun Y. Parametric Synthesis a Non-Stationary Automatic Control System of the Course Stability of the Car. Suchasni Informatsiyni Systemy. [Advanced Information Systems]. 2020. vol. 4, no. 2. pp. 51–59. doi: 10.20998/2522-9052.2020.2.10.

Aleksandrov Ye. Ye., Aleksandrova T. Ye., Kostyanyk I. V., Morhun Ya. Yu. Parametricheskiy sintez tsifrovoy sistemy kursovoy ustoychivosti avtomobilya [Parametric synthesis of the digital system of course stability of the car]. Avtomobil' i elektronika. Suchasni tekhnolohiyi [Vehicle and electronics. The modern technologies]. 2020. no. 17. pp. 69–76.

Kozhushko A. P., Hryhor'yev O. L. Matematychne modelyuvannya nyz'kochastotnykh kolyvan' v'yazkoyi ridyny v horyzontal'niy yemnosti z vil'noyu poverkhneyu [Mathematical modeling of lowfrequency oscillations of a viscous fluid in a horizontal container with a free surface]. Visnyk NTU "KhPI". Seriya: Matematychne modelyuvannya v tekhnitsi ta tekhnolohiyakh [Bulletin of the National Technical University "KhPI". Thematic issue: Mathematical modeling in machinery and technologies]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2018. no. 3 (1271). pp. 41–51.

Aleksandrov Ye. Ye., Hryhor'yev O. L., Morhun Ya. Yu. Pro vplyv kolyvan' verkhn'oyi poverkhni transportuyemoyi ridyny na kursovu stiykist' avtomobilya, shcho osnashchenyy tsysternoyu z ridkym napovnyuvachem [On the influence of oscillations of the upper surface of the transported liquid on the course stability of a car equipped with a tank with liquid filler]. Avtomobil' i elektronika. Suchasni tekhnolohiyi. Tezy dopovidey VII Mizhnarodnoyi naukovotekhnichnoyi Internet-konferentsiyi (23–24 lystopada 2020 r., Kharkiv) [Vehicle and electronics. The modern technologies. Theses of VII International scientific and technical Internet conference (23– 24 November 2020, Kharkiv)], Kharkiv, KNAHU Publ., 2020. pp. 88–90.

Vysockij M. S., Pleskachevskij Yu. M., Shimanovskij A. O., Kuznecova M. H. Obespechenie bezopasnosti dvizheniya avtotsistern na osnove optimizatsii konstruktsii kuzova [Ensuring the safety of road tankers based on optimization of the body structure]. Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov [Mechanics of machines, mechanisms, and materials]. 2012. no. 3(20), no. 4(21). pp. 142–148.

Shimanovskij A. O. Konstruktivnye resheniya, obespechivayushchie bezopasnost' dvizheniya tsistern (obzor) [Constructive solutions ensuring the safety of tank cars (overview)]. Problemy mashinostroeniya i avtomatizatsii [Mechanical engineering and automation problems]. 2009. no. 1. pp. 44–59.

Aleksandrov Ye. Ye. Osnovy avtomobil'noyi avtomatyky: navchal'no-metodychnyy posibnyk [Fundamentals of automotive automation: a textbook]. Kharkiv: KNAHU Publ., 2010. 172 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-07-12

Номер

Розділ

УПРАВЛІННЯ В ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ