Содержание к диссертации
Введение
1, Состояние Еопроса и задачи исследования 12
1.1. Анализ информации по исследованию поворотливости транспортных средств 12
1.2. Принципиальные схемы и конструктивное исполнение систем управления длиннобазных транспортных средств 19
1.3. Задачи исследования 56
2. Теоретические основы разработки систем управления длиннобазных транспортных средств 60
2.1. Принятые ограничения и допущения 60
2.2. Уравнения траекторий движения звеньев сочлененного транспортного средства 65
2.3. Функций системы управления 72
2.4. Определение траектории передних колес 73
2.5. Запоминание траектории передних колес 76
2.6. Определение действительного положения задних колес и их положения, необходимого для следования по траектории передних колес 77
2.7. Выработка команды на устранение расхождения траекторий передних и задних колес 86
2.8. Блок-схема следящей системы управления с запоминанием траектории 100
3. Возможные исполнения следящих систем управления с запоминанием траевтории 104
3.1. Система управления, содержащая гиросвопичвсвий датчив 104
3.2. Система управления, обеспечивающая определение положения звеньев транспортного средства относительно неподвижной оси, принятой за исходную 111
3.3. Система управления, обеспечивающая определение положения звеньев транспортного средства в подвижной прямоугольной системе воординат, связанной с соединительной рамой 114
4. Расчетное исследование движения длиннобазного сочлененного транспортного средства, снабженного следящей системой управления с запоминанием траектории 121
4.1. Алгоритм системы управления 121
4.2. Алгоритм математичесвой модели длиннобазного сочлененного транспортного средства 144
4.3. Исходные посылви 147
4.4. Результаты расчетного исследования 154
5. Эвспериментальная оценка алгоритма системы управления и проверва справедливости принятых допущений 161
5.1. Объевт исследования 161
5.2. Условия проведения испытаний 163
5.3. Методива проведения испытаний 164
5.4. Анализ результатов эксперимента 165
6. Техниво-эвономичесвая эффевтивность применения следящих систем управления с запоминанием траевтории 173
Выводы 177
Литература 179
Приложение
- Принципиальные схемы и конструктивное исполнение систем управления длиннобазных транспортных средств
- Уравнения траекторий движения звеньев сочлененного транспортного средства
- Система управления, обеспечивающая определение положения звеньев транспортного средства в подвижной прямоугольной системе воординат, связанной с соединительной рамой
- Алгоритм математичесвой модели длиннобазного сочлененного транспортного средства
Введение к работе
Настоящая работа посвящена повышению эффективности систем управления длиннобазных транспортных средств всех видов. Характерной и весьма распространенной разновидностью таких транспортных средств являются тяжеловозы х, которые и рассматриваются в местах рукописи, требующих конкретизации назначения транспортных средств, в частности при обосновании актуальности данной работы и ее экономической эффективности.
Современные индустриальные методы строительства промышленных, энергетических и других народнохозяйственных объектов основаны на применении крупногабаритных, тяжелых и сверхтяжелых строительных элементов, мощной дорожной и землеройной техники, различных машин, агрегатов и оборудования большой единичной мощности. В связи с этим,проблема быстрой, надежной и экономичной доставки таких неделимых крупногабаритных а тяжеловесных грузов на объекты строительства и монтажа, в места эксплуатации, приобретает особое значение. В ее решении первостепенная роль принадлежит одному из наиболее эффективных современных видов специализированных автотранспортных средств - автопоездам-тяжеловозам.
О мерах по созданию новых конструкций автопоездов-тяжеловозов и развитию их производства, по обеспечению перевозок крупногабаритных и тяжеловесных народнохозяйственных грузов и развитию соответствующих научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ приняты Постановления Государственного Комитета по науке и технике и Совета Министров СССР.
Работы в области создания автопоездов-тяжеловозов приобретают особую актуальность и значение в связи с принятыми ХШ съездом КПСС основными направлениями социального и экономического развития, которыми предусмотрено дальнейшее развитие таких важнейших отраслей народного хозяйства, как энергетика, химическая промышленность и др.
Большая номенклатура неделимых крупногабаритных и тяжеловесных грузов, диапазон их габаритов и значений параметров массы (от нескольких до сотен тонн), различие конструкций, форм и назначения обуславливают и создание для их эффективной перевозки различных конструкций, типов и видов автопоездов-тяжеловозов.
Если перевозки неделимых грузов сравнительно небольшой массы (приблизительно до 30 т) осуществляются с помощью тяжеловозов, не имеющих принципиальных отличий от автопоездов общего назначения, то для транспортирования особо тяжелых неделимых грузов, масса которых измеряется сотнями тонн, применяются автопоезда-тяжеловозы, отличающиеся рядом специфических особенностей, в первую очередь повышенными значениями массы и увеличенными габаритными размерами [1,2].
Наиболее часто перевозки неделимых грузов осуществляются с применением автопоездов-тяжеловозов, имеющих в своем составе специализированный прицеп или полуприцеп тяжеловоз и один или несколько автомобильных тягачей. В последние годы за рубежом все большее распространение получают самоходные тяжеловозы, оборудованные энергетической установкой и мотор-колесами. Работы по созданию самоходных тяжеловозов ведутся и в нашей стране.
Большая грузоподъемность и повышенная собственная масса тяжеловозов обуславливают высокие значения их полной массы и осевой нагрузки. Например, для некоторых зарубежных моделей (фирмы Ыссовав Scheue?ee и др.) осевая нагрузка достигает 40...50 т.
Необходимость обеспечения сохранности автомобильных дорог, мостов а других инженерных сооружений, а также повышения безопасности движения, требует максимально возможного снижения осевой нагрузка. Это снижение достигается, главным образом, путем увеличения числа осей а создания многоосных тяжеловозов. Так, 230-тонный прицеп fyvLw&Czctne-Fzuehacf-P (Англия) имеет 10 осей, 300-тонный отечественный прицеп - 12 осей, 380-тонный прицеп $&ъшсНеиеъве (ФРГ) оборудован 16 осягли. Число осей 600-тонного прицепа французской фирмы A/lco6aS достигает 30.
Снижение осевой нагрузка необходимо также в связи с ограниченной грузоподъемностью шин. Снижение нагрузки на колесо достигается путем увеличения числа колес, расположенных на каждой оси.
Большие размеры перевозимого груза и наличие в конструкции тяжеловоза большого числа осей и колес обуславливают повышенные значения базы и габаритных размеров этих транспортных средств, что влечет за собой ухудшение их поворотливости х.
Автопоезда-тяжеловозы эксплуатируются как на автомобильных дорогах общей сети - дорожное полотно которых при необходимости усиливается а расширяется - так и на специальных дорогах, строительство которых осуществляется с целью обеспечения конкретной перевозка неделимого груза. При этом поворотливость прицепа-тяжеловоза или самоходного тяжеловоза должна обеспечить возможность его движения по указанным дорогам, а также в местах погрузки и разгрузки неделимых грузов.
Поворотливость транспортных средств оценивается двумя основными критериями: шириной габаритной полосы движения на повороте и степенью совмещения траекторий передних и задних колес [4].
Для транспортных средств, размеры которых не превышают разрешенных для движения по автомобильным дорогам общей сети, улучшение поворотливости достигается введением в их конструкцию как передних, так и задних управляемых колес и применением систем управления, содержащих рулевые тяги, гидростатический или электрический привод поворота задних колес [5]. На участке траектории передних колес, ограниченном размером базы транспортного средства, изменение кривизны может быть принято монотонным и поэтому значение угла поворота передних колес относительно рамы транспортного средства определяет с достаточной для практических целей точностью угол поворота задних колес относительно рамы, необходимый для следования задних колес по указанной траектории со смещением, не превышающим допустимое. Совершенствование таких систем управления сводится к выбору оптимальных значений передаточного числа привода поворота задних управляемых колес, как это показано, например, в работах к.т.н. А.П.Коляакова [6,7J.
С увеличением длины базы транспортного средства характер его движения на повороте качественно изменяется. На участке траектории, ограниченном размером базы, передние колеса могут совершить несколько маневров и в общем случае изменение кривизны траектории монотонным не является. Поэтому для обеспечения удовлетворительной поворотливости таких транспортных средств недостаточно учета мгновенных значений УГЛОЕ поворота передних и задних управляемых колес относительно рамы, а необходимо запоминание траектории, пройденной передними колесами, и после -, 9 дующее воспроизведение это! траектории задними колесами. При этом необходимо также постоянное слежение за положением задних колес и возвращение их на требуемую траекторию в случае случайного отклонения от нее.
Применяемые в настоящее время автоматические системы управления длиннобазных сочлененных транспортных средств [5] не обеспечивают выполнения указанных функций. В связи с этим, для таких транспортных средств - в частности, прицепов-тяжеловозов - используются системы ручного управления, приводимые в действие оператором, находящимся на задней тележке прицепа. Практика перевозок неделимых грузов показала, что действия оператора затруднены недостаточной обзорностью, что сказывается, в первую очередь, на снижении скорости движения: автопоезда-тяжеловозы при ручном управлении движутся со скоростью, не превышающей 5 юл/ч.
Таким образом, задача улучшения поворотливости длиннобазных сочлененных транспортных средств требует перехода к принципиально новым автоматическим системам управления, до настоящего времени в автостроении не применявшимся: следящим системам управления с запоминанием траектории.
С учетом изложенного, создание эффективных систем управления, применимых для длиннобазных сочлененных транспортных средств, является актуальной научной задачей, пути решения которой до настоящего времени не проработаны. Совершенствование систем управления позволит увеличить производительность этих транспортных средств за счет повышения скорости движения, повысить безопасность их эксплуатации, уменьшить дорожную составляющую затрат на перевозки крупногабаритных грузов. При эксплуатации вне дорог с твердым покрытием, совмещение траекторий колес передней и задней тележек обеспечит снижение потерь мощности на образование колеи и, тем самым, будет способствовать повышению проходимости транспортных средств.
Для решения этой задачи необходимо, в первую очередь, выявление кинематических закономерностей, обеспечивающих следование задней тележки по траектории передней тележки, независимо от формы и кривизны этой траектории. Этот первый этап разработки принципиально новых систем управления и является целью настоящей диссертации.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые представлены основы теории следящих систем управления с запоминанием траектории, обеспечивающих совмещение траекторий передней и задней тележек сочлененного транспортного средства, а также возможные исполнения таких систем управления и алгоритм их действия. Применение компьютера в системе управления транспортного средства предусматривается в нашей стране впервые. Новизна научных разработок подтверждается 10 авторскими свидетельствами на изобретения, полученными в ходе выполнения настоящей работы.
Практическая ценность работы заключается в том, что на ее основе могут создаваться системы управления, обеспечивающие улучшение поворотливости транспортных средств, в первую очередь длиннобазных.
Реализация работы. Разработанные на основании проведенных исследований рекомендации по выполнению следящих систем управления с запоминанием траектории приняты Челябинским машиностроительным заводом автомобильных и тракторных прицепов для внедрения в конструкциях прицепов-тяжеловозов грузоподъемностью до 1000 т. Алгоритм действия системы управления внедрен инсти II тутом НИИавтолриборов и использован для программирования бортового компьютера первого макета следящей системы управления с запоминанием траектории.
Апробация полученных результатов. Результаты исследований опубликованы в 13 статьях и брошюрах, научно-исследовательских отчетах, 10 авторских свидетельствах на изобретения.
На защиту выносятся следующие задачи и их решения, являющиеся новыми в исследовании проблемы управления транспортными средствами;
- основы теории следящих систем управления с запоминанием траектории, обеспечивающих совмещение траекторий передней и задней тележек сочлененного транспортного средства;
- синтез возможных исполнении следящих систем управления с запоминанием траектории;
- алгоритм действия следящей системы управления с запоминанием траектории.
Принципиальные схемы и конструктивное исполнение систем управления длиннобазных транспортных средств
К системам непосредственного воздействия отнесены устройства, обеспечивающие поворот колес за счет усилия, возникающего при взаимном повороте звеньев транспортного средства. Это усилие передается управляемым колесам с помощью механического или гидравлического привода.
Система с механическим приводом представлена на рис 1.2 и содержит тяги, соединяющие раму сочлененного прицепа с рулевым валом задней тележки. Рулевой вал посредством рулевых тяг связан со всеми управляемыми колесами тележки.
В системах непосредственного воздействия с гидравлическим приводом вместо тяг применяется гидрообъемная передача, содержащая замкнутые объемы рабочей жидкости.
Системы управления непосредственного воздействия имеют, как правило, постоянное передаточное число привода поворота управляемых колес и поэтому могут обеспечить следование задних колес по колее передних колес только на траекториях постоянной кривизны.
Некоторое улучшение поворотливости может быть достигнуто применением системы управления, содержащей так называемый "двойной привод" и обеспечивающей поворот управляемых колес прицепа в функции углов между его дышлом и тягачом и между дышлом и рамой прицепа [26,27]. Разновидность такой системы управления, выполненная применительно к сочлененному прицепу или полуприцепу, описана в работе Г28].
Системы управления с усилением содержат силовую часть, непосредственно осуществляющую поворот управляемых колес, и командную, передающую сигнал поворота от задающего элемента (поворотная рама прицела или полуприцепа) к силовой части. Разделение командной и силовой частей систем управления обеспечивает повышение их надежности и долговечности.
Использование систем управления с усилением открывает возможности существенного улучшения поворотливости сочлененных транспортных средств. Для этого в командную часть системы вводится специальное устройство, обеспечивающее передачу управляющего сигнала поворота задних колес с некоторой задержкой по отношению к повороту передних колес. Такие системы управления являются корректирующими [53. Системы, в которых управляющий сигнал передается силовой части немедленно, именуются синхронными.
Рассмотрим отдельные элементы систем управления с усилением. Силовая часть системы управления с усилением содержит гидравлический (гидромеханический) или электрический привод поворота управляемых колес.
Схема системы управленая с гидромеханическим приводом представлена на рис. 1.3. Силовая часть системы управления содержит следящий гидравлический привод 2, воздействующий через тягу 3 на управляемые колеса I.
Принципиально такая система не отличается от автомобильного рулевого управления с гидроусилителем. В конструкциях длин-нобазных полуприцепов некоторых моделей используется автомобильный рулевой механизм. При этом рулевой вал механизма соединяется с командной частью системы управления, а к валу сошки присоединяется тяга обратной связи от управляемых колес.
Система управления, изображенная на рис. 1.4,содержит электрические приводы 10 и 8,осуществляющие через тяги 6 поворот управляемых колес 3 и 5 соответственно передней 12 и задней 7 тележек сочлененного транспортного средства.
Командная часть синхронных систем управления выполняется механической, гидравлической, электрической или электронной. Примером механической командной части может служить устройство, представленное на рис. 1.3. Устройство содержит ролик 6, установленный на качающемся рычаге 5 и взаимодействующий с копиром 7. Копир укреплен на раме 8 сочлененного транспортного средства и поворачивается вместе с ней относительно тележки 9. Тяга 4 соединяет рычаг 5 с распределителем следящего гидропривода 2 поворота управляемых колес I. Рекомендации по выполнению подобных систем управления приведены Е работах f29,30j.
В гидравлической командной части вместо тяги 4 (рис. 1.3) применяются задающий и исполнительный гидроцилиндры, одноимен ные полости которых (надпоршневая и подлоршневая) соединены между собой посредством трубопроводов и образуют замкнутые объемы рабочей жидкости.
Электрическая командная часть изображена на рис. 1.4 [Зі]. Включение электроприводов 8 и 10 производится контакторами 9 и II соответственно. Управление контактором II передней тележни осуществляется дышлом I, свободно установленным на рулевом валу 2 и передающим на вал лишь тяговые усилия. Контактор 9 задней тележки включается при повороте рамы 4 транспортного средства относительно задней тележки 7. На рис. 1.5 представлен другой вариант исполнения электрической командной части. С рамой прицепа или иным задающим органом I посредством рычажной системы 2 связан подвижный контакт задающего потенциометра 3. Этот потенциометр соединен по мостовой схеме со вторым потенциометром 4 и через усилитель 5 с электродвигателем 6, управляющим работой следящего гидропривода 7, связанного посредством рулевых тяг 8 с управляемыми колесами. В командной части системы вместо потенциометров могут использоваться сельсины или другие электрические аппараты, не требующие обратной связи.
Еще в одном исполнении (рис. 1.6) электрическая командная часть содержит панели с ламелями I и 4, закрепленные на неподвижных элементах .задней тележки [Зі]. Взаимодействующий с ламелями I центральный контакт 3 соединен с источником тока и установлен на рычаге 2, связанном с рамой прицепа. С ламелями 4 взаимодействует колодка 6, имеющая отслеживающие контакты 7 и установленная на рычаге 5, связанном с управляемыми колесами тележки.
Уравнения траекторий движения звеньев сочлененного транспортного средства
Полагаем, что опорные реперы на поверхности, по которой происходит движение транспортного средства, отсутствуют. Очевидно, параметрами, определяющими траекторию, могут явиться путь, проходимый передним колесом х, т.е. передним концом соединительной рамы, и последовательные угловые полокения переднего колеса. Измерение пути может осуществляться известными способами, например, с помощью прибора "пятое колесо". Привлекительно к транспортному средству-тяжеловозу наиболее удобным представляется измерение пути по усредненному углу вращения правого и левого колес, геометрическая ось которых совмещена с центром шарнира соединения рамы с рамой тележки. Для самоходного транспортного средства-тяжеловоза измерение пути должно производиться по углу вращения неведущих колес. Изменение углового положения переднего колеса относительно неподвижной системы координат можно определять одним из следующих способов: а) по разности углов Еращения правого и левого соосно рас положенных колес (для многоосной тележки - правого и левого неведущих колес, расположенных на оси, середина которой совме щена с шарниром крепления соединительной рамы): б) по приведенному углу поворота управляемых колес пово ротной передней тележки, к центру которой шарнирно присоединен х В дальнейшем терминами "переднее колесо", "заднее колесо" обозначаются приведенные колеса, условно установленные на концах соединительной рамы с возможностью поворота относительно нее в горизонтальной плоскости. передний конец соединительной рамы: в) с помощью гироскопа; г) по значениям углов поворота переднего и заднего колес относительно соединительной рамы. Рассмотрим последний способ более подробно.
Из условия постоянства длины соединительной рамы имеем (рис. 2.3): Кроме того, где CJ - угловая скорость поворота соединительной рамы: При использовании датчика пути, проходшлого задним колесом, выражение (2.38) принимает вид: Для определения изменения углового положения переднего колеса значение угла, полученное по выражению (2.38), должно суммироваться с приращением угла поворота переднего колеса относительно соединительной рамы. Так, для перемещения переднего колеса по элементарному участку траектории, имеющему порядковый номер "j " получим: Таким образом,определяя в процессе движения зависимости Од = 6A(S) и Ofr- o&CS) , можно получить уравнение траектории в виде: или, с учетом (2.6) Для запоминания траектории переднего колеса может использоваться механическое, магнитное, электромеханическое или электронное запоминающее устройство. Механические запоминающие устройства Г41,43,463 имеют носитель информации, выполненный в виде барабана или замкнутой цепи, перемещаемый относительно задающего и считывающего элементов со скоростями, пропорциональными скоростям движения соответственно переднего и заднего колес. Угол поворота переднего колеса записывается на носителе информации в виде: что в соответствии с выражением (2.5) равносильно. Магнитное запоминающее устройство 451 имеет носитель информации, выполненный в виде барабана или ленты, с которыми взаимодействуют задающая и считывающая магнитные головки. В качестве электромеханического может применяться запоминающее устройство, имеющее носитель информации, выполненный в виде набора магазинов резисторов или реостатов, величина сопротивления которых является аналогом запоминаемого параметра, и обеспечивающее электрическими средствами запись и считывание дискретных значений угла поворота переднего колеса. При применении электронного запоминающего устройства [483 система управления, по существу, представляет собой специализированную ЭВМ, предпочтительно цифровую.
Система управления, обеспечивающая определение положения звеньев транспортного средства в подвижной прямоугольной системе воординат, связанной с соединительной рамой
Блоки 16,21,20,15,14 и ІЗ обеспечивают вычисления по выражениям (3.8) - (З.П). Содержащееся в умножителе 13 значение угла Л 9К поворота соединительной рамы при перемещении передней тележки по отрезку траектории, имеющему порядковый номер К , поступит в блок памяти 26 в момент, когда передняя тележка окажется в начале участка с порядковым номером / + / .В момент же расположения тележки в начале участка номер К , к задающему элементу 24 блока памяти поступает значение содержащееся в блоке II. Значение угла Л %_./ подается во все ячейки задающего элемента 24 и заносится во все ячейки носителя информации 27, исключая последнюю. Таким образом, после очередного срабатывания ключа 10 в каждой, кроме последней, ячейке носителя информации 27, имеющей порядковый номер С , соответствующий номеру пройденного передней тележкой участка траектории, содержится значение Выражение (3.15) определяет сумму угла поворота передней тележки относительно соединительной рамы при перемещении по участку траектории, имеющему порядковый номер і , и угла поворота соединительной рамы при перемещении по участку С и последующим участкам траектории. Значение угла по выражению (3.15) равно значению угла наклона участка траектории, имеющего порядковый номер і , относительно текущего мгновенного положения соединительной рамы. При срабатывании датчика 23 пути подается импульс в считывающий элемент 28 блока памяти 26. Этот импульс вызывает поступление из каждой используемой ячейки носителя информации 27, кроме последней, содержащегося в ней значения угла (3.15) в воответствующие ячейки синусного 30 и косинусного 31 преобразователей. В каждой ячейке синусного преобразователя 30 осуществляется вычисление
Выражение (3.16) определяет величину, пропорциональную проекции отрезка траектории, имеющего порядковый номер С , на ось, перпендикулярную текущему мгновенному положению соединительной рамы. В каждой ячейке косинусного преобразователя 31 осуществляется вычисление Выражение (3.17) определяет величину, пропорциональную проекции отрезка траектории, имеющего порядковый номер С , на ось, совмещенную с текущим мгновенным положением соединительной рамы. Результаты вычислений по выражениям (3.16) и (3.17) из всех ячеек преобразователей 30 и 31 поступают соответственно в сумматоры 38 и 32, где они суммируются соответственно с поступившими ранее последовательными значениями функций углов г/ для получения выражений: Результаты вычислений по выражениям (3.18) и (3.19) пропорциональны проекциям отрезка траектории, заключенного между точками /Ґ и ( , на оси, соответственно перпендикулярную и параллельную текущему мгновенному положению соединительной рамы. Результаты вычислений по выражениям (3.18) и (3.19) возводятся в квадрат в квадраторах 37 и 33 и затем суммируются в сумматоре 34 для получения выражения Значение суммы (3.20) пропорционально квадрату длины хорды, стягивающей отрезок траектории между точками, имеющими порядковые номера К и О . В блоке сравнения 35 результат вычисления по выражению (3.20) сопоставляется со значением коэффициента, содержащегося в масштабирующем блоке 36 и имеющего для данного транспортного средства постоянное значение: Результат вычисления по выражению (3.20) достигает значения (3.21) в момент когда передняя тележка удалена по траектории от задней тележки на расстояние, составляющее по хорде величину L В этот момент блок сравнения 35 вырабатывает импульс, открывающий ключи 6,8 и 9, а также приводящий в действие привод 29 блока памяти 26 для перемещения на один шаг считывающего элемента 28 относительно носителя информации 27. При этом содержащееся в первой ячейке носителя информации 27 значение угла Го стирается и тем самым ячейка подготовляется для по следующего использования. При открывании ключа 9 считанное значение угла Та подается в блок сравнения 5 следящего привода I, где оно сопоставляется с действительным для данного момента значением угла OQ , поступающим из датчика 18 через ключ 6. При открывании ключа 8 в блок сравнения 3 следящего привода I подается из сумматора 38 значение результата вычисления по выражению (3.18), которое сопоставляется со значением постоянного коэффициента, равного нулю, содержащегося в масштабирующем блоке 7,
Алгоритм математичесвой модели длиннобазного сочлененного транспортного средства
Для того, чтобы проверить работоспособность разработанного алгоритма следящей системы управления, осуществить выбор числовых величин важнейших параметров ( Ад, WA,W$, И, Wi И т.д.), необходимо промоделировать движение транспортного средства, т.е. составить алгоритм имитации движения транспортного средства, который, основываясь на входных параметрах движения, определял бы параметры б 00в Эти параметры, поступая в алгоритм следящей системы управления, рассмотренный выше, позволяют выработать команду на исполнительный механизм поворота колес задней тележки, а в данном случае эта команда является входным параметром алгоритма имитации движения транспортного средства. После этого процесс расчета повторяется: определяются новые значения Xj\ и д , после чего вырабатывается команда на поворот колес задней тележки.
При составлении алгоритма имитации движения транспортного средства возможны два принципиально различных подхода: можно принять, что поворот колес задней тележки осуществляется непрерывно по заданной непрерывной функции в зависимости от проходимого задней тележкой пути (хотя сама эта функция задана отдельными значениями через дискретные отрезки пути). Другим подходом является предположение о неизменности угла поворота колес задней тележки в промежутках между поступлениями сигнала от датчика пути Л S . Очевидно, что поведение транспортного средства при том или ином подходе будет различным; причем это различие будет увеличиваться при увеличении величины Л S . Фактический характер изменения угла поворота колес задней тележки на реальном транспортном средстве будет, вероятно (без принятия специальных мер), чем-то промежуточным. Рассмотрим алгоритм имитации движения транспортного средства с непрерывным управлением колесами задней тележки (рис.4.8). Входными параметрами алгоритма являются значения Ул, вэ Q , полученные на предыдущем шага. Из алгоритма вычисления траектории V поступают значения A Q$;AQC А О? . определяющие приращение проекций траектории на данном шаге, а также угол расположения продольной оси передней тележки {PAV. Кроме того, указывается закон управления колесами задней тележки с помощью указателя К А ( К А = I - траектория К , К А =2 - траектория V , КА = 3 - траектория F ). Вначале определяется длина хорды, соединяющей прежнее фактическое положение заднего конца рамы и точку "К "и сравнивается с длиной рамы L Если хорда меньше длины рамы, это означает, что задняя тележка движется назад. Чтобы не произошло складывания" задней тележки транспортного средства (т.е. ее поворота на угол 90 по отношению к раме), необходимо обеспечить выполнение закона управления колесами задней тележки в виде J&- а в » что имитирует движение транспортного средства с неповоротной задней тележкой с неповоротными колесами. Значение указателя А2 принимается равным 2 и выполняются операции, рассматриваемые ниже. Если длина хорды равна длине рамы L , это означает, что .задняя тележка стоит на месте, а передняя - описывает окружность с центром, совпадающим с задним концом рамы. Исходя из этого, определяется новое значение угла бср и новые значения углов 0А и и з по Ужв известным выражениям. Если длина хорды больше длины рамы,в зависимости от значения указателя /СА выбирается закон управления задними колесами. При этом можно ввести искажение поступающих сигналов на поворот колес задней тележки, которое имитирует неточность датчиков, запаздывание исполнительного механизма и т.д. (см. пунктир на рис. 4.8). При КА , равном I или 2,вызывается алгоритм определения положения задней тележки соответственно на траектории К или траектории V . При КА =3 значение указателя Ki принимается равным I. Для рассмотрения последующей части алгоритма по определению положения задних колес, когда выполняется закон de -fa или U = Je » необходимы некоторые пояснения по выводу расчетных формул. При Определении положения задней тележки, используя (2.37), (2.38), вычисляем последовательные значения приращений А& иД% через малые значения перемещений передней тележки (через -т ), при этом полагаем, что: Расчетное исследование движения длиннобазного сочлененного транспортного средства проводилось на ЭЦВМ EC-I020 по программе (см. Приложение 2), разработанной в соответствии с алгоритмом, описанным в разделах 4.1, 4.2. Рассматривалось движение сочлененного транспортного средства, конструктивная схема которого соответствует представленной на рис.2.1в. Конструктивные параметры: В=12000 мм; ВТ =1700 мм, а максимальный угол поворота приведенных переднего и заднего колес тележек AM = 30. В ходе исследования выбирались конкретные траектории движения центральной точки передней тележки (точка присоединения соединительной рамы к тележке) и фиксировались отклонения соединительной рамы и задней тележки от теоретических положений, рассчитанных с помощью ЭЦВМ и соответствующих движению задней тележки по траектории передней. Выбор конфигурации траекторий передней тележки определялся следующими соображениями. Во-первых, изменение кривизны траектории принималось ступенчатым, поскольку в этом случае погрешность численных методов интегрирования в момент резкого изменения функции представляется наибольшей. Во-вторых, число изменений кривизны траектории принималось минимальным с тем, чтобы проще можно было провести анализ полученных результатов. В-третьих, амплитуда изменения кривизны траектории принималась максимально возможной, исходя из того, что все погрешности расчета в этом случае, по-ЕИдимому, будут наиболее ощутимы. Исходя из этих положений, для расчетных исследований были выбраны следующие формы траектории передней тележки (рис.4.9): - поворот на 90 при радиусе кривизны, близком к минималь ному радиусу поворота тележки; - /- -образный поворот, на участках которого значения угла поворота управляемых колес тележки имеют противоположные знаки, а радиус кривизны траектории близок к минимальному ра диусу поворота тележки; - поворот на 180 при радиусе кривизны, близком к мини мально возможному для транспортного средства, имеющего заданную базу В. Движение передней тележки при радиусе кривизны траектории, равном минимальному радиусу поворота, не рассматривалось, т.к. такое движение затруднило бы оценку эффективности действия блока коррекции, поскольку в этом случае поворот колес задней тележки с целью коррекции в сторону уменьшения радиуса кривизны ее траектории становится невозможным. Для р -образного поворота и поворота на 90 радиус кривизны траектории составлял 4104 мм (при минимально возможном радиусе кривизны 2945 мм), для поворота на 180 - 6500 мм. Принималось, что перед началом движения продольные оси обеих тележек совмещены с осью соединительной рамы и расположены параллельно оси X координат. После совершения маневра передняя тележка продолжает прямолинейное движение на расстояние, равное удвоенной длине соединительной рамы 2В. Отклонение задней тележки от требуемой траектории оценивалось по разности Д фактических jfA значений угла поворота соединительной рамы относительно передней тележки и теоретических значений этого угла: jfA для траектории 1/ или $А для траектории К.
