Жилейкин Михаил Михайлович

В настоящее время все больший интерес разработчики многоосных колесных машин (МКМ) проявляют к электромеханическому приводу, выполненному по схеме «мотор-ось». Однако при разработке таких схем тягового электропривода (ТЭП) возникают проблемы, в первую очередь связанные с отсутствием опыта создания и готовых алгоритмических решений по управлению тяговыми электродвигателями. Использование методов, выполненных для индивидуального ТЭП, не представляется возможным, что обусловлено наличием в приводе ведущей оси межколесного дифференциала, не позволяющего управлять подводимым крутящим моментом каждого колеса в отдельности. Предложен закон управления тяговым электроприводом ведущих осей МКМ, включающий в себя закон управления тяговыми и тормозными моментами на ведущих осях, а также алгоритмы работы противобуксовочной и антиблокировочной систем. Методами имитационного математического моделирования доказана работоспособ-ность и эффективность предложенного закона управления при выполнении МКМ маневров поворот и переставка на опорных основаниях с разными сцепными свойствами. Результаты исследований полезны предприятиям автомобильной отрасли, специализирую-щимся на проектировании и производстве, в первую очередь, специальных многоосных колесных машин различного класса и назначения, а также организациям, разрабатывающим системы управления для колесной транспортной техники.

Исследуя тенденции развития современного автомобилестроения, можно увидеть, что производители постоянно повышают уровень контроля над параметрами движения колесных транспортных средств, добиваясь максимального уровня устойчивости и управляемости автомобилей. Медленное развитие подобных систем в отечественном автомобилестроении является причиной недостаточных исследований распределения мощности в специфических условиях движения, характерных для легковых полноприводных автомобилей. Целью работы является разработка методов управления криволинейным движением автомобилей 4х4 с подключаемой задней осью, обеспечивающих повышение курсовой и траекторной устойчивости машины. Разработаны алгоритмы перераспределения крутящих моментов между ведущими осями и колесами автомобиля 4х4 с перераспределением крутящего момента между ведущими осями в диапазоне 100:0 – 0:100 и 100:0 – 50:50 и с перераспределением момента между колесами задней оси в диапазоне 0:100, обеспечивающие повышение курсовой и траекторной устойчивости машины. Предложен критерий работы системы динамической стабилизации движения колесной машины. Проведен сравнительный анализ эффективности различных комбинаций алгоритмов стабилизации движения автомобилей с подключаемой задней осью.

Требуемый уровень демпфирования многоопорной колебательной системы, как известно, зависит от характера внешнего воздействия. В связи с этим регулирование характеристики демпфирования в зависимости от режимов работы систем амортизации является одним из основных направлений дальнейшего их совершенствования. Весьма перспективно это направление для повышения качества систем первичного подрессоривания многоосных колесных машин (МКМ) с количеством осей более трех. Разработан адаптивный релейный закон управления трехуровневым демпфированием подвески многоосных колесных машин с целью противодействия продольно-угловым колебаниям корпуса. Методами имитационного моделирования установлено, что эффективность (снижение уровня дисперсии вертикальных ускорений на месте водителя по сравнению с неуправляемой подвеской) адаптивного закона противодействия продольно-угловым колебаниям составляет 7…22%. Введение адаптивной составляющей для закона противодействия продольно-угловым колебаниям повышает эффективность данного алгоритма на 5…10% по сравнению с неадаптивным законом.

Требуемый уровень демпфирования многоопорной колебательной системы зависит от характера внешнего возмущения. В связи с этим регулирование характеристики демпфирования в зависимости от режимов работы систем амортизации является одним из основных направлений дальнейшего их совершенствования. Весьма перспективно это направление для повышения качества систем первичного подрессоривания многоосных колесных машин (МКМ) с количеством осей более трех. Разработана математическая модель и методика расчета конструктивных параметров пневмогидравлической рессоры с противодавлением и трехуровневым демпфированием для управляемых подвесок многоосных шасси. Приведен пример расчета рессоры для подвески МКМ с колесной формулой 8х8 общей массой 60 т. На основе применения методов нечеткой логики разработан адаптивный закон релейного управления системой подрессоривания многоосных колесных машин, а именно адаптивный закон «инерциальный демпфер».

Создание эффективных средств защиты от внешних динамических воздействий всегда являлось одной из важных проблем современной техники. Целью данной работы является повышение плавности хода многоосных колесных машин путем адаптивного управления упругодемпфирующими элементами системы подрессоривания. На основе применения методов нечеткой логики разработаны адаптивные законы непрерывного управления полуактивной системой подрессоривания многоосных колесных машин, а именно адаптивный закон «инерциальный демпфер» и адаптивный закон противодействия продольно-угловым колебаниям. Установлено методами имитационного моделирования, что эффективность (снижение уровня дисперсии вертикальных ускорений на месте водителя по сравнению с неуправляемой подвеской) адаптивного закона «инерциальный демпфер» составляет 7…20%, закона противодействия продольно-угловым колебаниям – 0…13%.

Одним из перспективных способов решения проблем повышения плавности хода многоосных колесных машин (МКМ) является разработка управляемых систем подрессоривания, обеспечивающих стабилизацию корпуса МКМ при различных воздействиях. На основе применения методов нечеткой логики разработан адаптивный пропорционально-дифференциальный закон непрерывного управления подвеской МКМ. Методами имитационного моделирования проведен анализ эффективности разработанного закона управления для активных и полуактивных систем подрессоривания. Показано, что при соизмеримой эффективности и существенно меньших энергетических затратах на управление адаптивный пропорционально-дифференциальный закон для полуактивной системы подрессоривания можно считать более предпочтительным для практического применения в подвесках МКМ по сравнению с аналогичным законом для активных систем подрессоривания.

Одним из важнейших этапов процесса формирования технического облика вновь создаваемого транспортного средства является проведение инженерного анализа разработки, формирование схемных решений, удовлетворяющих полученным значениям определяющих параметров, выполнение эскизного проекта. В данных условиях принятие решения – это выбор альтернативы, которая одновременно удовлетворяет и нечетким целям, и нечетким ограничениям. Авторами статьи разработан метод выбора оптимального схемного решения, отличающийся тем, что выбор проводится в нечетких условиях на основе многокритериального анализа вариантов при равновесных и неравновесных критериях по схеме Беллмана-Заде. Анализ конструктивных схем возможной реализации особо легких высокоподвижных колесных транспортных средств для горных условий эксплуатации на базе отечественных серийно выпускаемых агрегатов, проведенный методами нечеткого многокритериального анализа, позволил выбрать оптимальное схемное решение.

В настоящее время в мировом автомобилестроении в связи с повышением эксплуатационных скоростей и использованием пневмати­ческих и гидропневматических подвесок имеется тенденция ко все более широкому распространению регулируемых и управляемых систем подрессоривания. На работоспособность и качество системы управления подвеской оказывает влияние большое количество факторов: точность измерения и передачи параметров, используемых для расчета управляющих воздействий; точность отработки управляющих воздействий исполнительными органами; быстродействие системы, т.е. время от момента замера параметров до момента реализации управляющих воздействий. В работе предложены критерии оценки эффективности непрерывных и релейных систем управления подвеской многоосных колесных машин. Проведена сравнительная оценка эффективности указанных систем управления и указаны оптимальные области применимости обоих алгоритмов.

Повышение требований по средним скоростям движения, при всех прочих равных условиях, требует постоянного совершенствования системы первичного подрессоривания многоосных колесных машин (МКМ), создания подвески как сложной мехатронной системы. Традиционная конструкция подвески колес не может разрешить противоречие, заданное в тактико-техническом задании на МКМ – обеспечение высоких средних скоростей движения на дорогах и местности и мобильности в случае преодоления крупных единичных неровностей. Разработан алгоритм автоматизированного преодоления траншеи, не только позволяющий снизить нагрузки на несущую систему МКМ и углы продольного крена корпуса, но и увеличить ширину преодолеваемой траншеи при неизменных массово-габаритных характеристиках шасси. Приведены результаты моделирования, позволяющие наглядно представить процесс переезда траншеи колесной машиной 8х8.

В настоящее время к системам подрессоривания современных многоосных колесных машин (МКМ) предъявляется широкий спектр противоречивых требований: обеспечение высокой плавности хода; обеспечение высоких показателей профильной проходимости; динамическая стабилизация корпуса МКМ при единичных внешних воздействиях; повышение устойчивости движения. При разработке системы управления подвеской МКМ необходимо разрабатывать алгоритмы управления, обеспечивающие принцип раздельного управления, т.е. работа каждого из алгоритмов управления должна осуществляться в определенном диапазоне изменения фазовых координат системы. Автором разработан адаптивный алгоритм динамической стабилизации корпуса МКМ, позволяющий обеспечить высокие показатели устойчивости корпуса против внешних воздействий, возникающих при повороте, торможении, переезде единичных неровностей. При этом не только повышаются устойчивость и безопасность движения МКМ, но и улучшаются условия труда водителя. В статье изложена методика синтеза адаптивного динамического непрерывного закона стабилизации корпуса МКМ, а также приведены результаты моделирования, подтверждающие высокую эффективность разработанного алгоритма управления.

Требование повышения мобильности колесной техники при движении по всему многообразию видов опорного основания обуславливает необходимость разработки большого количества специализированных алгоритмов управления системами подрессоривания многоосных колесных машин (МКМ), повышающих такие эксплуатационные качества как плавность хода, управляемость, устойчивость. Автором разработан адаптивный алгоритм динамического гашения колебаний корпуса МКМ, позволяющий обеспечить высокие показатели плавности хода и мобильности машины. В статье изложена методика синтеза адаптивного динамического непрерывного закона гашения колебаний корпуса МКМ, а также приведены результаты моделирования, подтверждающие высокую эффективность разработанного алгоритма управления.

В настоящее время в армии РФ и в национальной экономике России используется большое количество автомобилей с числом осей четыре и более. Опыт эксплуатации этих машин показывает, что задача повышения мобильности этих машин за счет снижения вибронагруженности экипажа и перевозимого груза является актуальной. Одним из направлений улучшения данного свойства является управление демпфированием в подвеске за счёт принудительного изменения коэффициента демпфирования. Разработанный авторами алгоритм управления двухуровневым демпфированием подвески многоосных скоростных колесных машин позволяет существенно снизить уровень колебаний корпуса машины и повысить их скорость движения на грунтовых дорогах. Алгоритм является простым в реализации, обеспечивает быструю реакцию системы подрессоривания на изменяющиеся дорожные условия и не требует быстродействующих исполнительных органов подвески, что положительно сказывается на их долговечности. На основании анализа результатов моделирования для различных условий  движения машины с колесной формулой 8х8 был сделан вывод об эффективности разработанного алгоритма.

Повышение требований по средним скоростям движения, при всех прочих равных условиях, требует постоянного совершенствования системы первичного подрессоривания многоосных колесных машин (МКМ), создания подвески как сложной мехатронной системы. Традиционная конструкция подвески колес не может разрешить противоречие, заданное в тактико-техническом задании на МКМ – обеспечение высоких средних скоростей движения на дорогах и местности и мобильности в случае преодоления крупных единичных неровностей. Разработан алгоритм автоматизированного преодоления эскарпа, позволяющий снизить нагрузки на несущую систему МКМ и углы продольного крена корпуса, что способствует повышению безопасности движения. Приведены результаты моделирования, позволяющие наглядно представить процесс переезда эскарпа колесной машиной 8х8.

Требуемый уровень демпфирования многоопорной колебательной системы зависит от характера внешнего возмущения. В связи с этим регулирование характеристики демпфирования в зависимости от режимов работы систем амортизации является одним из основных направлений дальнейшего их совершенствования. Весьма перспективно это направление для повышения качества систем первичного подрессоривания многоосных колесных машин (МКМ) с количеством осей более трех. Разработана математическая модель и методика расчета конструктивных параметров пневмогидравлической рессоры с противодавлением и двухуровневым демпфированием для управляемых подвесок многоосных шасси. Приведен пример расчета рессоры для подвески МКМ с колесной формулой 8х8 общей массой 60 т.

Наряду с широко использующимися теоретическими методами исследования внутренней динамики с использованием имитационного математического моделирования окончательное заключение о работоспособности конструкции и правильности выбора настроек могут дать только натурные испытания. Натурные испытания также позволяют верифицировать имитационные математические модели – оценить их адекватность и точность. Разработана математическая модель двухобъемной пневмогидравлической рессоры (ПГР) подвески автомобильных платформ нового поколения средней и большой грузоподъёмности. Проведены стендовые испытания натурного образца такой ПГР с целью проверки адекватности разработанной модели и исследования поведения конструкции при различных видах нагружения. Показано, что математическая модель достаточно точно описывает процессы, протекающие в конструкции двухобъемной ПГР.

 Требуемый уровень демпфирования многоопорной колебательной системы зависит от характера внешнего возмущения. В связи с этим регулирование характеристики демпфирования в зависимости от режимов работы систем амортизации является одним из основных направлений дальнейшего их совершенствования. Весьма перспективно это направление для повышения качества систем первичного подрессоривания многоосных колесных машин (МКМ) с количеством осей более трех. В работе показано, что для многоосных автомобилей, в силу узкополосного низкочастотного спектра колебаний подрессоренной массы желательной является характеристика демпфирования, обеспечивающая автоматическое получение в зоне резонанса значения коэффициента затухания около ψ=0,4…0,6 по продольно-угловым и вертикальным колебаниям, независимо от массы объекта и изменения восстанавливающей силы. В то же время в зарезонансной зоне уровень демпфирования надо снижать, что приводит к существенному снижению вибронагруженности МКМ. Это приводит к необходимости создания подвески переменной структуры, в которой происходит автоматическое изменение уровня демпфирования в зависимости от вида воздействия на МКМ со стороны дорожных неровностей. Причем достаточно двух уровней: основного (высокого), и низкого, который включается только в случае высокочастотного воздействия со стороны дорожного профиля. Разработана методика расчета упругой и демпфирующей характеристик подвески с двухуровневым демпфированием. Приведен пример расчета для МКМ с колесной формулой 8х8 общей массой 60 т.