ВВЕДЕНИЕ 6
1 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 8
1.1 ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ 8
1.2 ВИДЫ РУЛЕВЫХ МЕХАНИЗМОВ АВТОМОБИЛЕЙ 10
1.3 ГЕОМЕТРИЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ 12
1.4 УСИЛИТЕЛИ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ 17
2 МЕТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ С
ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЕМ 33
2.1 ОБЩАЯ СТРУКТУРА МОДЕЛИ 33
2.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЕМ 34
2.3 ОПИСАНИЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
На сегодняшний день математические модели являются одними из основных
компонентов для проведения научных исследований реальных объектов или процессов. Однако работа с математическими моделями в их изначальном виде является
достаточно трудоемким процессом, поэтому необходимо тем или иным способом
воссоздать математическую модель на ЭВМ. Моделирование сложных объектов позволяет избежать лишних или слишком больших затрат, необходимых для исследования. Построение модели и формализация связей между ее элементами позволяет
устранить пробелы в знаниях об объекте и выявить новые качественные проблемы,
которые изначально не могли быть предусмотрены. Для подобной и качественной
реализации необходим инструмент, позволяющий производить сложные расчеты
достаточно быстро и точно. Поэтому возникает потребность в различных компьютерных программах, способных производить работу с математическими моделями.
Математические модели составляются на основе физических, химических и
других законов в аналитическом виде, т.е. в виде формул, уравнений, математических соотношений. Но чтобы иметь возможность проводить исследования на компьютере, необходимо реализовать математическую модель с помощью какого-либо
программного комплекса. Многие программы, такие как MATLAB Simulink, используют графические средства, но для некоторых задач более удобным является
задание математической модели в ее изначальном виде.
В условиях нарастания транспортных потоков, разнообразия конструкций и характеристик современных автомобилей повышается значимость обеспечения надежной управляемости и устойчивости движения. Легкость в управлении, правильность и точность поворота колес, а также способность возвращаться в исходное положение и сохранять заданное направление движения автомобиля, минимальная передача обратных ударов на рулевое колесо, абсолютная надежность механизмов рулевого управления в работе, долговечность и безотказность действия в течение всего срока службы автомобиля, удобство в эксплуатации – таковы главные требования, которым должно отвечать рулевое управление.7
Этим и обусловлена актуальность выбранной темы, ведь применение на автомобиле усилителя рулевого управления служит решением для поставленных задач.
Современные технологии уже давно сделали электроусилители руля очень мощными и довольно компактными, так что их установка не требует дополнительного пространства — они намного меньше традиционных усилителей прошлого поколения.
Для решения обозначенной проблемы в данной работе предлагается построение
математической модели, описывающей каждую подсистему электроусилителя.
Цель работы: разработка компьютерной модели системы рулевого управления с
электроусилителем.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
построить структурную схему работы электроусилителя рулевого управления(ЭУР);
построить математическую модель ЭУР;
разработать компьютерную модель ЭУР в среде Matlab Simulink.
Современные усилители руля современности уже плотно вошли в системы рулевого управления автомобилей. Одну из лидирующих позиций, среди которых на
данный момент занимает электроусилитель руля.
Разработка компьютерной модели системы рулевого управления с электроусилителем является важной задачей при проектировании современного автомобиля. При разработке этого модели были изучены существующие альтернативные усилители руля, определенны их достоинства и недостатки.
В ходе выполнения работы были решены все поставленные задачи:
построена структурная схема работы электроусилителя рулевого управления;
разработана математическая модель электроусилителя рулевого управления;
разработана компьютерная модель ЭУР инструментом Simulink в среде
MatLab.
При выполнении работы предпочтение было отдано синхронному электродвигателю с постоянными магнитами в виду его относительно простой конструкции,
компактных размеров, а также за более высокий процент КПД по сравнению с высокоэффективный асинхронный электродвигатель (достигает классы эффективности
от IE3 до IE4).
Разработанная компьютерная модель удовлетворяет заданным от неё требованиям. Описанное в работе представление ЭУР в виде классической двухмассовой
системы (рулевое колесо – торсион – рулевой механизм) позволило выделить в относительно самостоятельные подсистемы его механическую часть и исполнительный механизм.
В качестве направления для дальнейшего развития можно выделить следующие задачи:42
проведения верификации с программами инженерно-конструкторского
типа, используемых в автомобилестроении (например: LMS Amesim и
т.п.)
использование её для экспериментальной проверки новых систем рулевого управления электроусилителем.
