Повышение качества переходных процессов при управлении поворотом быстроходной гусеничной машины
Аннотация
Предметом исследования является управляемое движение гусеничной машины с дискретными свойствами механизма управления поворотом. Целью работы является совершенствование качества переходных процессов при регулировании угловой скорости поворота гусеничной машины. В статье приводится обоснование необходимости совершенствования качества переходных процессов при управлении поворотом гусеничной машины для повышения ее быстроходности. Динамика управляемого движения исследуется на основе имитационного моделирования системы дифференциальных уравнений по трем обобщенным координатам. На основе сравнительного анализа результатов имитационного моделирования и экспериментального исследования динамики управляемого движения установлено, что быстроходность ограничивается перерегулированием реакции машины на управляющее воздействие, колебательностью переходного процесса и недостаточной интенсивностью его затухания. Решение задачи повышения быстроходности осуществляется на основе реализации современного информационного подхода – создания автоматизированной системы стабилизации траектории движения машины, реализующей идею перераспределения силового управляющего воздействия (Input Shaper). Исследованием установлено, что применительно к рассматриваемому объекту управления наилучшие результаты демонстрирует алгоритм нулевой вибрации (Zero Vibration Shaper (ZV-Shaper)), который позволяет минимизировать предельное перерегулирование, а переходный процесс становится близким к апериодическому. Качество процесса управления определяется стабильностью собственной частоты системы, на которую настроен предлагаемый Input Shaper.
В связи с этим целесообразно в систему управления введение контура мониторинга и идентификации собственной частоты. Результаты исследования создают предпосылки повышения быстроходности машины, в том числе на грунтах с низкими сцепными свойствами.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Proekt kontseptsii ustoychivogo razvitiya Arkticheskoy zony Rossiyskoy Federatsii [The Draft Concept of Sustainable Development of the Arctic Zone of the Russian Federation]. Moscow, Minregion Publ., 2005. (in Russ.)
Taratorkin A., Derzhanskii V., Taratorkin I. Experimental Determination of Kinematic and Power Parameters at the Tracked Vehicle Turning. Procedia Engineering, 2016, vol. 136, pp. 1368–1377. DOI 10.1016/j.proeng.2016.07.331
Kondakov S.V., Kharlapanov D.V., Vansovich E.I. Models of the Turn Resistance for High – Speed Caterpillar Vehicles. Russian Engineering Research, 2016, vol. 36, no. 1, pp. 1–5.
Kondakov S.V., Kharlapanov D.V., Vansovich E.I. [Reliability of Models Describing the Resistance of the Turn of a High-Speed Tracked Vehicle]. Vestnik mashinostroeniya, 2015, no. 10, pp. 3–7. (in Russ.)
LMS Imagine.Lab Model'no-orientirovanniy podhod proektirovaniya mekhatronnyh sistem [LMS Imagine.Lab Model – Oriented Approach to Mechatronic Systems Design]. Available at: https://www.plm.automation.siemens.com/ru_ru/products/lms/imagine-lab/amesim (accessed 17.04.2018).
Derzhanskii V., Taratorkin I. Stabilizsation of Linear Motion of the Tracked Vehicle. SAE Technical Papers, 2013, vol. 9. DOI: https://doi.org/10.4271/2013-01-2363
Jurgens G., Fischer R. Vergleich Verschiedener Systeme zur Verringerung von Triebstrangschwingungen. Abkoppeln von Drehschwingungen bei Kfz – und Industriegetrieben. VDI-Berichte, Dusseldorf, 1988, vol. 697, 233 p.
Schspf H.-J., Jurgens G., Fischer R. Optimierung der Komforteigenschaften des Triebstrangs von Mercedes-Benz Fahrzeugen mit Schaltgetriebe. Automobiltechnische Zeitschrift 91, 1989, pp. 568–575.
Fischer R., Küçükay F., Jürgens G., Najork R., Pollak B. The Automotive Transmission Book. Springer International Publishing Switzerland, 2015. 355 p. DOI 10.1007/978-3-319-05263-2
Singer N.C., Seering W.P. Reshaping Command Inputs to Reduce System Vibration. J. of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 1990, vol. 112, iss. 1, pp. 76–82. DOI: 10.1115/1.2894142
Reik W., Fidlin A., Seebacher R. Good Vibrations – Bad Vibrations. VDI Conference Vibrations in Drives, 2009.
Sorensen K.L. Operational Performance Enhancement of Human Operated Flexible Systems. Georgia Institute of Technology, 2008. 239 p.
Sorensen K.L., Singhose W.E., Dickerson S. A Controller Enabling Precise Positioning and Sway Reduction in Bridge and Gantry Cranes. Control Engineering Practice, 2007, vol. 15, pp. 825–837. DOI: 10.1016/j.conengprac.2006.03.005
Kuznetsov A.P., Markov A.V., Shmarlouski A.S., Gavrilik T.V. [Shaping Algorithms Enabling to Reduce Vibration of Control Objects] Doklady BGUIR informatiki i radioelektroniki, 2011, no. 6 (60), pp. 5–12.
Seth N., Rattan K., Brandstetter R. Vibration Control of a Coordinate Measuring Machine. Proceeding of the IEEE Conf. on Control Applications. USA, Dayton, Ohio, 1993, pp. 368–373.
Jones S.D., Ulsoy A.G. An Approach to Control Input Shaping With Application to Coordinate Measuring Machines. J. of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 1999, vol. 121, iss. 2,
pp. 242–247. DOI: 10.1115/1.2802461
Singhose W.E., Porter L.J., Tuttle T.D., Singer N.C. Vibration Reduction Using Multi-Hump Input Shapers. J. of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 1997, vol. 119, iss. 2, pp. 320–326. DOI: 10.1115/1.2801257
Fortgang J., Singhose W., Marquez J.J., Perez J. Command Shaping for Micro-Mills and CNC Controllers. American Control Conf. Portland, OR, 2005, pp. 4531–4536.
Singhose W.E., Seering W.P., Singer N.C. Time-Optimal Negative Input Shapers. J. of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 1997, vol. 119, iss. 2, pp. 198–205. DOI: 10.1115/1.2801233
Taratorkin A., Derzhanskii V., Taratorkin I. Decrease in Dynamic Loading of Transmission Elements of the Vehicle. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2013, vol. 198, iss.10, pp. 495–504.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.