ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ СТАЦИОНАРНОГО ПОВОРОТА ПРОИЗВОЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Сергей Александрович Титов, Ирина Павловна Трояновская, Никита Константинович Носков

Аннотация


Статья посвящена методике построения математической модели криволинейного движения произвольного транспортного средства. Предлагаемый подход позволяет описать поворот машины с любой схемой трансмиссии при ее движении по любому грунтовому фону. Вертикальными колебаниями корпуса на данном этапе пренебрегли и ограничились рассмотрением плоского движения. Поэтому уравнения движения имеют вид алгебраиче-ских уравнений. Входящие в них неизвестные реакции грунта записаны на основе матема-тической теории трения. В этом случае тяговое усилие, боковая сдвигающая сила и стаби-лизирующий момент в контакте колеса с грунтом являются функцией неизвестных коор-динат мгновенного центра скольжения. Это сводит силовую задачу к кинематике движения колеса и позволяет решать их одновременно, учитывая их взаимосвязь и взаимозависи-мость. Далее в статье рассмотрена кинематика движения колеса при повороте машины и выведены недостающие уравнения голономных и неголономных связей, накладываемых на неизвестные координаты мгновенных центров скольжения. Уравнения голономных (геометрических) связей отражают положение колеса и угол установки его относительно корпуса машины. Уравнений неголономных (кинематических) связей описывают тип трансмиссии и режим движения колеса (ведущее, ведомое, тормозное). В статье даны примеры уравнений неголономных связей для различных видов трансмиссий. Описание каждого колеса индивидуально, с учетом его размеров контакта и нормальной нагрузки,
в результате позволяет получить развиваемое им тяговое усилие и величину буксования.
Для наглядности реализации предложенной методики в статье приведен пример составле-ния математической модели для колесного малогабаритного трактора «Уралец» производ-ства Челябинского тракторного завода с нетрадиционной схемой управления поворотом.
Данная модель проверена экспериментально, что подтверждает применимость предложен-ного подхода.


Ключевые слова


стационарный поворот транспортного средства; модель криволинейного движения; уравнения движения; контакт движителя с грунтом; голономные и неголономные связи

Полный текст:

PDF

Литература


Kleine, S. Modelling and Control of a Steer-By-Wire Vehicle / S. Kleine, J. Niekerk // Vehicle System Dynamics. – 1998. – Vol. 29. – No. 1. – Р. 114–142.

Félez, J. Modelling of an Agricultural Vehicle with Self-Governing Guidance / J. Félez, C. Vera //Vehicle System Dynamics. – 1990. – Vol. 19. – No. 6. – P. 365–383.

Zeid, A. Modular Computer Model for the Design of Vehicle Dynamics Control Systems / A. Zeid, D.A. Chang // Vehicle System Dynamics. – 1989. – Vol. 18. – No. 4. – P. 201–221.

Lee, Y.-B. Curved-path and velocity control of an using fuzzy logic autonomous guided vehicle /Y.-B. Lee, K.-D. Jang // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. – 1998. – Vol. 11. –No. 3. – P. 255–261.

Nalecz, A.G. Development and Experimental Validation of Advanced Dynamic Vehicle Simulation (ADVS) / A.G. Nalecz, Z. Lu, K.L. D'entremont // Vehicle System Dynamics. – 1994. – Vol. 23.– No. 1. – P. 390–410.

Beuzit, P. The Response of a Vehicle to a Sudden Movement of the Steering Wheel / P. Beuzit, P. Fontanet, J. Simon // Vehicle System Dynamics. – 1981. – Vol. 10. – No. 2–3. – P. 192–196.

Cho, Y. Stability Analysis of the Human Controlled Vehicle Moving Along a Curved Path / Y. Cho, J. Kim // Vehicle System Dynamics. – 1996. – Vol. 25. – No. 1. – P. 51–69.

Dahmani, H. Vehicle dynamics and road curvature estimation for lane departure warning system using robust fuzzy observers: experimental validation / H. Dahmani, M. Chadli, A. Rabhi, A.El. Hajjaji // Vehicle System Dynamics. – 2015. – Vol. 53. – No. 8. – P. 1135–1148.

Berntorp K., Olofsson B., Lundahl K., Nielsen L. Models and methodology for optimal trajectory generation in safety-critical road-vehicle manoeuvres / K. Berntorp, B. Olofsson, K. Lundahl, L. Nielsen // Vehicle System Dynamics. – 2014. – Vol. 52. – No. 10. – P. 1304–1332.

Kutluay, E. Validation of vehicle dynamics simulation models – a review / E. Kutluay, H. Winner // Vehicle System Dynamics. – 2014. – Vol. 52. – No. 2. – P. 186–200.

Трояновская, И.П. Модели активного поворота колесных и гусеничных машин / И.П. Трояновская // Транспорт Урала. – 2007. – № 4 (15). – С. 112–114.

Горелов, В.А. Прогнозирование характеристик криволинейного движения автомобиля с колесной формулой 6x6 при различных законах управления поворотом колес задней оси / В.А. Горелов, Г.О. Котиев // Известия высших учебных заведений. Серия «Машиностроение». – 2008. – № 1. – С. 44–55.

Радионов, А.А. Математическая модель движения автомобиля / А.А. Радионов, А.Д. Чернышов // Инновационный транспорт. – 2015. – № 4 (18). – С. 69–73.

Pacejka HB. Spin: camber and turning / HB Pacejka // Vehicle System Dynamics. – 2005. – Vol. 43. – No. 1. – P. 3–17.

Gracia L., Tornero J. Kinematic modeling of wheeled mobile robots with slip / L. Gracia, J. Tornero // Advanced Robotics. – 2012. – Vol. 21. – No. 11. – P. 1253–1279.

Трояновская, И.П. Модель поворота трактора с комбинированным или нетрадицион-ным движителем / И.П. Трояновская // АПК России. – 2013. – T. 63. – C.82–86.

Prentkovskis, O. Dynamics of a motor vehicle taking into consideration the interaction of wheels and road pavement surface / O. Prentkovskis, M. Bogdevičius // Transport. – 2002. – Vol. 17. –No. 6. – Р. 244–253.

Опейко, Ф.А. Математическая теория трения / Ф.А. Опейко. – Mинск: Академия сель-скохозяйственных наук БССР, 1971. – 149 с.

Трояновская, И.П. Взаимодействие колесного движителя с грунтом на повороте с точки зрения механики / И.П. Трояновская // Тракторы и сельхозмашины. – 2011. – № 3. – С. 29–35.

Piotrowski, J. Kalker's algorithm Fastsim solves tangential contact problems with slipdependent friction and friction anisotropy / J. Piotrowski // Vehicle System Dynamics. – 2010. – No. 48 (7). – Р. 869–889.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.