kutatás

Változtatható geometriájú futóműre épülő független kormányzás irányítástervezése II. rész

2016.02.10.

Az Autószektort kiadó Autós Nagykoalíció elkötelezett a fiatal mérnökök felkarolásában és támogatásában. Tavaly két BME mérnök hallgató kapott ANK különdíjat a hagyományos, őszi Tudományos Diákköri Konferencián bemutatott kutató munkájáért. Fényes Dániel Járműmérnök B.Sc. hallgató TDK dolgozatának második része következik, amit a szokásosnál is mélyebb szakmai tartalma miatt a számítások részleteinek mellőzésével tárunk olvasóink elé.

szerző: Fényes Dániel

 

Modellezés

2.1. Felfüggesztés modellezése

2.1.1. SimMechanics modell

A futómű kinematikai viszonyainak vizsgálatához elkészítésre került a szerkezet 3 dimenziós modellje Matlab SimMechanics szimulációs környezetben. A paramétereket úgy választottam meg, hogy a felfüggesztés kormánylegördülési sugara alapesetben nulla értékű legyen. Az aktuátor helyén egy csuklót helyeztem el, ezzel biztosítva a későbbi beavatkozás helyét. A modell bizonyos paraméterei (tömeg, csillapítás, rugómerevség) a CarSim program értékei alapján lettek meghatározva. A kerék dőlése esetén keletkező oldalirányú erő a következő modellel lett definiálva:

Ahol az R a keréksugár, C az oldalirányú kerékmerevség, v a jármű sebessége, φ pedig a kerékdőlés. A gumi rugalmasságát egy a talaj és a kerékfelfekvési pontja közé helyezett már a terhelés áltál deformált rugó-csillapító taggal modelleztem. A gumi csillapítása a vizsgálat során elhanyagolásra került. E tagot úgy láttam el kényszerekkel, hogy a benne keletkező erő iránya párhuzamos legyen a kerék hossztengelyével. A felfüggesztés rugó-csillapító tagja a modellezés során két részre lett bontva. Az első merev rész látható a 2.1-es ábra jobb felső részén, a második része egy rugó-csillapító tag volt, amely egyik végét a merev tag végpontjához, a másik végét pedig egy elhanyagolható tömegű tömegponthoz kötöttem, mivel csak tömeggel rendelkező testet lehet kényszerrel ellátni, így biztosítva a végpont a tér mindhárom irányába történő elfordulását. Természetesen ez a tag is deformált állapotban került modellezésre. Az alsó lengőkar egyik végpontjához szintén elhanyagolható tömegű tömegpontokhoz lett rögzítve, egy-egy csuklót közbeiktatva, amely (z) irányú elfordulást tesz lehetővé, másik végpontjának elmozdulása szintén egy csukló elhelyezésével lett biztosítva. A felfüggesztés többi csatlakozási pontja között merev kapcsolat van.

2.1.2. Nemlineáris modell

A rendszer irányítástervezéséhez szükséges a felfüggesztés dinamikai viszonyainak meghatározása. E célból felírásra került a modell beavatkozási pontjára (2.1 ábra) (A) pontjára a (z) irányú nyomaték, illetve az (y) irányú erőegyenletek.

Nem lineáris modell kiértékelése

A továbblépéshez elengedhetetlen a felírt modell paramétereinek a becslése, e célból mindkét modellre ugyanazokat a vizsgálójeleket kapcsoltam bemenetként és összevetettem a létrejövő kerékdőlési függvényeket, mint kimeneteket.

Szinusz

Az első vizsgálójel egy 1200 Nm amplitúdójú, 400 Nm eltolású és 4 rad/s frekvenciájú szinusz jel volt. A bemeneti függvény az 2.3. ábrán, a válaszfüggvények a 2.4. ábrán láthatóak. A második ábráról leolvasható, hogy a két függvénynek mind az amplitúdója, mind a frekvenciája nagyon kis eltérést mutat.

2.3. ábra Szinusz vizsgálójel

 

2.4. ábra Szinusz válaszfüggvénye

Chirp

A második vizsgálójel egy 0.1 Hz es kezdőfrekvenciájú, 2 Hz-es beállási frekvenciájú és 15 másodperces célidejű 1200 Nm-es erősítésű és 400 Nm eltolású Chirp jel volt. A bemenő jel a 2.5. ábrán, a modellek válaszfüggvényei a 2.6. ábrán láthatóak. A második ábráról leolvasható, hogy a két modell különböző frekvenciájú jelek esetén is jól fedi egymást.

2.5. ábra Chirp vizsgálójel

 

2.6. ábra Chirp válaszfüggvénye

Konstans bemenet

A negyedik vizsgálójel egy konstans -290 Nm értékű jel volt. A bemenő jel a 2.7-es ábrán, a modellek válaszfüggvényei a 2.8-as ábrán láthatóak.  

2.7. ábra Konstans vizsgálójel

 

2.8. ábra Konstans válaszfüggvénye

Konklúzió

A Szinusz és Chirp jelekből látható, hogy a két modell között elhanyagolható fáziseltolás van. A konstans jelet úgy választottam meg, hogy közel kiindulási helyzetben tartsa a modelleket, ez meg is figyelhető az ábrán, körülbelül 0.3 másodpercig nem jön létre kerékdőlés. Ugyanezen az ábrán látható, hogy a modellek beállási értekének eltérése ≈6-8%. Összességében elmondható, hogy a felírt modell jól közelítése a SimMechanics-ban létrehozott modellnek.

 

A cikket folytatjuk. A cikk a szerző TDK dolgozatának része. A kutatómunkát a részletes számítások elhagyásával, egyébként tartalmi változtatások nélkül tettük közzé.

konzulens: Dr. Németh Balázs, Magyar Tudományos Akadémia, Számítástechnikai és Automatizálási Kutató Intézet

 

 

Az oldal fő támogatója

 

2017.06.27
Azt már tudjuk miért jó a Q-Service hálózat tagjának lenni, most kiderül, milyen előnyöket....
2017.06.27
„Rátértem a helyes útra, menni kell tovább” - vont mérleget a hétvégén Portugáliában aratott....
2017.06.27
Mark Lynch Ausztráliából küldte rajzát az Autós Nagykoalíció és az autoszektor.hu karikatúra....
2017.06.27
Az amerikai BorgWarner három oroszlányi üzemében három év alatt 600 új munkahelyet teremt, 15....
2017.06.27
Július 8-ától közlekedik az új közvetlen repülőtéri buszjárat Budapesten, a 100E jelzésű járat a....
2017.06.27
Barcelonában mutatták be a spanyol márka új SUV-ját. A SEAT Arona a nagyközönség előtt majd csak ....
2017.06.27
A Tour de France futamon egy ragyogó fehér Focus RS is látható lesz; a Ford ezzel ünnepli két éves....
2017.06.27
Mikor lesz végre önvezető autó? Lesz-e egyáltalán, vagy örökre „még néhány év és már tényleg jön”?....
2017.06.27
Meghosszabbította a hőségriasztást Szentes Tamás országos tisztifőorvosi feladatokért felelős....
2017.06.27
Megtalálták és elhárították a felújított metrószerelvény hibáját; ha minden az elvártaknak....