Směrové řízení vozidla Simulace průjezdu zatáčkou Ing. Pavel Brabec, Ph.D.
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Speciální software umožňující simulaci dynamiky jízdy vozidla
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Speciální software umožňující simulaci dynamiky jízdy vozidla
www
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Speciální software umožňující simulaci dynamiky jízdy vozidla
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Speciální software umožňující simulaci dynamiky jízdy vozidla
www
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Speciální software umožňující simulaci dynamiky jízdy vozidla
www
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Speciální software umožňující simulaci dynamiky jízdy vozidla video
www
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – zjednodušený výpočet Zjednodušující předpoklady. • smyk nastane na obou nápravách • v = konst. • R = konst. • k = 0,5
T
N h
G Y1’+Y2’
Y1’’+Y2’’
Z1’+Z2’
Z1’’+Z2’’ b
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – zjednodušený výpočet adhezní podmínka
Y1' Y1'' Y2' Y2'' N G Z1' Z1'' Z 2' Z 2'' G víme
v2 G v2 N m R g R
po dosazení
G v2 G g R 2
v 1 R g
T
N h
G Y1’+Y2’
Y1’’+Y2’’
Z1’+Z2’
Z1’’+Z2’’ b
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – zjednodušený výpočet ztráta styku (překlopení)
Z1' Z 2' 0
b Z Z b N h G 0 2 ' 1
' 2
T
G h ' ' Z1 Z 2 N 0 2 b v2 2 h R g b
N h
G Y1’+Y2’
Y1’’+Y2’’
Z1’+Z2’
Z1’’+Z2’’ b
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – Lineární jednostopý model vozidla
Jz
p
Hp v v (
Ov
v
T
z
Hz
Sz
mv
Sp
N
m v (
e lp
lz
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – Lineární jednostopý model vozidla Nyní můžeme napsat podle předchozího obrázku tři pohybové rovnice:
ve směru osy X - m v cos + m v ( + ) sin - SP sin - OV = 0
P
- SZ sin Z + HP cos P + HZ cos
Z
ve směru osy Y - m v sin - m v ( + ) cos + SP cos +N=0
P
+ SZ cos Z + HP sin P + HZ sin
rovnováha momentů kolem osy Z - JZ + SP lP cos P - SZ lZ cos Z + HP lP sin P + HZ lZ sin Z + N e = 0
Z
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – Lineární jednostopý model vozidla
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – Lineární jednostopý model vozidla p
p
P okamžitý pól otáčení vp lp
v
lp / v
v z z
v
lz / v
T
vz
lz
lp
lz
Obrázek - Kinematika jednostopého modelu pro určení směrových úchylek náprav
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – Lineární jednostopý model vozidla
Boční síly na nápravách se rovnají
SP CP p, SZ CZ
z ,
kde CP je směrová tuhost obou pneumatik přední nápravy (tj. součet směrové tuhosti levé a pravé pneumatiky) a podobně CZ je směrová tuhost pneumatik zadní nápravy.
Úhel směrové úchylky kola byl definován jako úhel mezi podélnou a rovinou kola a směrem pohybu kola, takže pro malé úhly platí
lP p = - - + P v lZ z = - + Z . v
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – Lineární jednostopý model vozidla
Upravené rovnice pro simulaci Vybočení je určeno hodnotami úhlu . Stáčení vozidla je určeno úhlem . Soustava je buzena budicí funkcí (změnou úhlu natočení volantu): V(t)
C´p lP - Cz lZ C´p + Cz C z C´p + Z+ = - 1 + 2 v mv mv mv m iř v C´p lP 2 + Cz lZ 2 C´p lP - Cz lZ Cz lZ C´p lP Z = . v JZ v JZ JZ JZ iř
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – Lineární jednostopý model vozidla
Určení polohy vozidla vzhledem k pevnému systému : t
xo = vT cos + dt , 0 t
yo = vT sin + dt . 0
Boční zrychlení (pro konstantní rychlost jízdy): y = v + .
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Simulace průjezdu zatáčkou – Lineární jednostopý model vozidla
3
2.5
2
y [m]
1.5
1
0.5
0
-0 . 5
4W S 2W S 0
1
2
3 t [s e c ]
4
5
6
Obrázek - Simulace vyhýbajícího manévru u vozidla 2WS a 4WS s řízením zadních kol s kompenzací úhlu směrové úchylky těžiště
Směrové řízení vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Děkuji za pozornost.