ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 8
1.1 СИСТЕМА СИЛ И МОМЕНТОВ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА АВТОМОБИЛЬ ПРИ ПРЯМОЛИНЕЙНОМ ДВИЖЕНИИ 8
1.2 ВНУТРЕННИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МЕХАНИЗМЫ АВТОМОБИЛЯ 12
1.3 ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ 14
1.4 ВИБРОНАГРУЖЕННОСТЬ АВТОМОБИЛЯ 15
1.5 ОЦЕНОЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛАВНОСТИ ХОДА 16
1.6 ИЗМЕРИТЕЛИ И ПОКАЗАТЕЛИ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ 18
2 АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ С
УЧЕТОМ КОЛЕБАНИЙ КОРПУСА НА ПОДВЕСКЕ 20
2.1 ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ ДВИЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ 20
2.2 КОЛЕБАНИЯ КОРПУСА АВТОМОБИЛЯ НА ПОДВЕСКЕ 21
2.3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ С УЧЕТОМ КОЛЕБАНИЯ
ПОДРЕССОРЕННОЙ МАССЫ НА ПОДВЕСКЕ 24
3 РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ НЕЧЕТКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ
ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ КАМАЗ-5308 В СРЕДЕ SIMULINK ПРИ ПРЯМОЛИНЕЙНОМ ДВИЖЕНИЯ ПО НЕРОВНОЙ ДОРОГЕ 25
3.1 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ АВТОМОБИЛЯ С ПОМОЩЬЮ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА 26
3.2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ АВТОМОБИЛЯ 28
4 ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ МОДЕЛИ НЕЧЕТКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ГРУЗОВОГО
АВТОМОБИЛЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПЛАВНОСТИ ХОДА 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Автомобиль – сложная механическая система, состоящая из множества взаимодействующих элементов – функциональных механизмов: двигателя, сцепления,
коробки передач, механизмов подвески, тормозных механизмов и др. [1-3].
Движения автомобиля происходит в результате взаимодействия с другой системой – внешней средой, в которую входят опорная поверхность дороги и грунта и
воздушная среда. Взаимодействие автомобиля с внешней средой осуществляется
посредство двух его элементов – движителя и корпуса. Под корпусом понимается
тело, конфигурацию которого образуют наружные поверхности автомобиля, а под
движителем механизм, который осуществляет взаимодействие автомобиля с дорогой.
Движение автомобиля осуществляется благодаря наличию источника энергии.
Источником энергии на автомобиле является двигатель. Он преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию на коленчатом вале. Поток энергии
от двигателя передается через трансмиссию к ведущим колесам. В результате их
взаимодействия с дорогой затрачивается на выполнение работы по преодолению сопротивлений движению автомобиля.
Важнейшими свойствами автомобиля является его эксплуатационные свойства. В теории автомобиля рассматривают эксплуатационные свойства, связанные с
движением автомобиля. К ним относят динамичность, управляемость, топливную
экономичность, проходимость и плавность хода автомобиля.
Плавность хода – совокупность свойств автомобиля, обеспечивающих ограничение вибронагруженности водителя, пассажиров, грузов, элементов шасси кузова в
диапазоне эксплуатационных скоростей на уровне, при котором не возникают неприятные ощущения и быстрая утомляемость у людей и повреждения грузов и элементов конструкции автомобиля [4,5].
От плавности движения зависит:
Комфортность людей;
Сохранность грузов;7
Надежность автомобиля;
Средняя скорость движения;
Производительность автомобиля;
Себестоимость перевозок.
В выпускной квалификационной работе будет рассматриваться плавность хода автомобиля КАМАЗ-5308.
Высокой степенью важности является плавность хода автомобиля, исходя из
этого, сформировывается цель и задачи выпускной квалификационной работы.
Цель работы: Разработка алгоритма нечеткого управления скоростью грузового автомобиля для обеспечения плавности хода.
Задачи работы:
1. Анализ математической модели прямолинейного движения автомобиля
с учетом колебаний корпуса на подвеске.
2. Разработка компьютерной модели нечеткого управления скоростью
грузового автомобиля КАМАЗ – 5308 в среде Simulink при прямолинейном движении по неровной дороге.
3. Исследование и анализ модели нечеткого управления скоростью грузового автомобиля для обеспечения плавности хода.
Целью дипломной работы являлась разработка алгоритма нечеткого управления скоростью грузового автомобиля для обеспечения плавности хода.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Анализ математической модели прямолинейного движения автомобиля
с учетом колебаний корпуса на подвеске.
2. Разработка компьютерной модели нечеткого управления скоростью
грузового автомобиля КАМАЗ – 5308 в среде Simulink при прямолинейном движении по неровной дороге.
3. Исследование и анализ модели нечеткого управления скоростью грузового автомобиля для обеспечения плавности хода.
Для исследования были взяты характеристики двуосного большегрузного автомобиля КамАЗ – 5308 с передними управляемыми и задними ведущими колесами.
По итогам исследования компьютерной модели нечеткого управления скоростью грузового автомобиля для обеспечения плавности хода, было установлено, что
при «плохом» профиле дороги с половиной высоты неровностей 0,025м и 0,03м автомобиль с регулятором разгоняется за 15 секунд в 2,5 раза медленнее, чем без регулятора, так как ускорение подрессоренной массы автомобиля достигает предельного значения. УУ изменяет скорость грузового автомобиля, путем подбора новых
коэффициентов степени нажатия на педаль газа и тормоза. Если половина высоты
профиля дороги незначительно, например, составляет 0.015 м, то грузовой автомобиль с регулятором разгоняется за 15 секунд в 0.5 раза медленнее, чем с регулятором. При половине высоты неровностей 0,025м и длинною в 2 и 5 метров вертикальное ускорение кузова грузового автомобиля без регулятора достигает значения
0.41g, что является превышением допустимого значения ускорения подрессоренной
массы автомобиля. УУ изменяет скорость грузового автомобиля, путем подбора новых коэффициентов степени нажатия на педаль газа и тормоза.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что разработанный алгоритм нечеткого управления скоростью грузового автомобиля для обеспечения плавности
хода справляется со своей основной задачей – регулирование скорости движения ав47
томобиля для комфортабельности движения по неровной дороге. Это говорит о том,
что разработанная модель может использоваться в дальнейшем для исследований
или для разработки бортовой системы для обеспечения плавности хода.
В ходе написания дипломной работы была изучена необходимая литература,
решены все поставленные задачи. Цель, определенная в начале работы, достигнута.
1 Артамонов М.Д., Иларионов В.А., Морин М.М. Основы теории и конструкции автомобиля. Учебник для техникумов. Изд. 2-е, перераб., М., «Машиностроение», 1974, 288 с.
2 Безбородова Г.Б., Галушко В. Г. Моделирование движения автомобиля. - Ки¬ев, издательское объединение «Вища школа», 1978, 168 с.
3 Гришкевич А. И. Автомобили: Теория: Учебник для вузов. - Мн.: Выш. шк., 1986. - 208 с.: ил.
4 Кленников В.М., Кленников Е.В. Теория и конструкция автомобиля. М.:изд. «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 1966. - 312 с.: ил.
5 Механизмы управления. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://tezcar.ru/u-rul-upr.html (дата обращения 20.02.2016).
6 Модели и моделирование. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://e- educ.ru/tsisa18.html (дата обращения 16.04.2016).
7 Мурог И. А. Математическая модель рулевого управления с усилителем гид¬равлического типа // Вестник ЮУрГУ. Серия: Машиностроение. 2009. №33 (166). С.45-50.
8 Пузанков А. Г. Автомобили: Конструкция, теория и расчет: учебник для студ. учреждений сред.проф. образования / А. Г. Пузпнков. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 544 с.
9 Круглов В.В. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети : учеб. посо-бие / Круглов В.В., Дли М.И., Голунов Р.Ю. - М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001. - 224 с.
10 Кудинов Ю.И. Нечеткие регуляторы и системы управления / Ю.И. Кудинов, И.Н. Дорохов, Ф.Ф. Пащенко // Проблемы управления. - 2004. - № 3. - С. 2-14.
11 Проблемы управления и моделирования в сложных системах: Труды XIII Ме¬ждународной конференции (15-27 июня 2011 г. Самара, Россия) / Под ред.: акад. Е.А. Федосова, акад. Н.А. Кузнецова, проф. В.А. Виттиха. - Самара: Самарский на¬учный центр РАН, 2011. - 588 с.
12 Пупков К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления: учебник в 2-х т. Т. 3 / под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. - 616 с.: ил.
13 Черных И. В. Simulink: Инструмент моделирования динамических систем. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/simulink/book1/ (дата об-ращения: 17.05.2016).
14 Чудаков Е. А. Энциклопедический справочник, том 11. Раздел четвертый. Конструирование машин - М.: изд. «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 1948. - 457 с.: ил.
15 Кузнецов В.А. Конструирование и расчет автомобиля: учеб. пособие / В.А. Кузнецов, И.Ф. Дьяков. - Ульяновск.: Издательство УГТУ, 2003. - 59 с.