автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка и исследование системы автоматического управления движением автомобиля при стендовых испытаниях

И. о

Министерство высшего и среднего специального образования ' РСКР

Новосибирский электротехнический институт

На нравах рукописи СЕРОЮШНОВ Геннадий Васильевич

УДК 629.113:681.5

разработка и исследование системы автоматического управления ДВИЖЕНИЕМ автомобиля при стендовых испытаниях

Специальность 05.13.01 - Управление в технических

системах

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технипеских наук в форме научного доклада

»

Новосибирск - 1990

Работа выполнена ь Новосибирском электротехническом институте и Научно-исследовательском конструкторско-технодогическом институте физико-технических проблем СО ЬАСХШЛ. .

Научный руководитель - доктор технических наук

профессор Ашсимов A.C.

Официалъше оппоненты - доктор технических наук

с.н.с. Симонов М.М.

- кандидат технических наук доцент Сарычев С.П.

Ведущая организация - Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлектроники, имени академика М.К.Янгеля

Защита состоится ШСМЗ__19=>0 г. в ча-

сов на заседании специализированного Совета К 0с3.34.03 в Новосибирской электротехническом институте (630052, Новосибирск-92, проспект К.Маркса, 20, НЗ'ГИ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек« Новосибирского электротехнического института

Диссертация разослана "-/^ " _ 1980 г.

Учений секретарь специализированного Совета кшщичат технических наук, е

доцент Б.Ю.^емешко

ч^г чп •:.:..

5.;.,СОД I _ 3

I, о' ^

ОБ^АЯ ХАРШЕРПСТШ РАБОТЫ штуадьность тему. Повышение качества выпускаемых автомобилей

Отдел сертаций

"-"тргбуйт гровэдения снагечизленных динамических стендовых испытаний, разнообразных по характеру (гаштания на токсиодость выхлопных газов, на экономичность, на надежность л др.) и условиям работы (ис-питания в аэродинамической трубе, при вибрациях, повыиенной или пониженной температурах, электромагнитных излучениях и т.п.). В настоящее время и нашей стране стекчовые испытания производятся с непосредственном участием ьодителя. Такое положение приводит к тому, что ряд испытаний из-за опасности здоровью к жилнч родителя но могут быть осуществлены по полкой необходимой программе, С другой стороны, прямое участие водителя приводит к нестабильности режимов испытаний, а тем самим к невозможности обеспечения требуемой точности и существенному увеличению времени испытаний (количество испытаний, необходимых для конструкторских улучшений, пропорционально нестабильности режимов испытаний). Вышеиздопенпое свидетельствует об актуальности автоматизации динамических стендовых испытаний автомобиля.

фль работы и додали исследования. Целью диссертационной работы является разработка, исследование и техническая реализация системы автоматического управления (САУ) движением автомобиля семейства ."Жигули" при динамических стендовых испытаниях.

Поставленная цель достигается разработкой и исследованием:

- структуры. СА^ движением автомобиля;

- алгоритмов функционирования САУ и ее отдельных компонент в различных ракш/ах;

- исполнительных следяпшх приводов (СП), обеспешнзаыих необходимые воздействия на органы управления автомобиля;

- структуры математической модели автомобиля)

- алгоритмов идентификации математической модели автомобиля;

- алгоритмов функционирования локальных систем управления движением автомобиля, а также:

- технической реализацией САУ ',1 ее компонент.

Ыото,.-] и сс л ед рвани я. Исследования прогодились с привлечением аппарата теории шточатического управления, методов оптимизации, теории аппроксимации фикций, о также методой цифровой фильтрации, имитационного моделирования и экеяершентальнсго анализа.

Научная новизна работы заключается в том; что рперчыо л напой, сгр'ше разработана и ксслодооаип САУ движением автомобиля при динамических стсвдспчх испытаниях, базирующаяся на оригинаяи'мх испол-

клтельных Cil и математической модели автомобиля.

ila зашту выносятся:

- структура САУ движением автомобиля, включая алгоритмы функ-циониров&шш системы и ее компонент [i ,b,t>,11-13,19,2ô-2àJ ;

- принципы построения исполнительных СЛ [б, 14-16,IJ,20-25,2о] ;

- структура математической модели автомобиля [2—1,7,L'6-Üu] ;

- алгоритм идентификации математических моделей контуров управления автомобилем по цолоаднил педали акселератора [_4,J,I0,2d];

Практическая ценность. Разработанная САУ движением автомобиля, включая структуру, алгоритмическое и программное обеспечение, может Сыть использована с применением микро-^ВМ или средств микропроцессорной техники при динамических стендовых испытаниях различного класса автомобилей. Созданные CÍÍ могут наГ.ти применение при. автоматизации разнообразных стендовых испытаний транспортних средств, их узлов и огрегатов. Синтезированный алгоритм идентификации может бить э1[4'Яктиено г.спользовен б условиях существенной зашумленности экспериментальных данных для построения математических моделей широкого класса одномерных динамических объектов различной природы, ■ характеризу^дихсп неколебательными переходными процессами и однозначными нелинейностями.

Реализация результатов.. Экспериментальный образец разработанной САУ движением автомобиля с использованием микро-ЭБМ "ЗсМиш-btíige" изготовлен экспериментальным производством физико-техпиче-скоро института (ИИ) СО LACXHHJ], внедрен и используется в научно-техническом центре (Ю /штоБАЗ для динамических стендовой испытаний автоыjdKxeíi семейства "Жигули".

Üaíepvmi: диссертации получени ь рамках госбюджетной научно-исследовательской работы ''Алгоритмическое и программное обеспечение идентификации динамических объектов" (№ гос. регистрации 01и00022724), проводимой в Лсвоеибирзкои электротехническом институте, и хоздоговорных егштно-констр/ торгких UÍ4 и 153) и научно-ксс л зде ьате льской I2t2) работ, ирСБОякмих в 4TVÍ СО ВАСХНЛД.

достигнутые тс-гнико-окономич^екпе 5b¡.eicti.¡ отраяшии в двух актах о внедрении.

Апробация .работа, OcHosiiue положения диссертационной работы и ее омельнье результаты докладывались и обсуждались на 1У я У Iïcô-сокпиых сиы1ютии.а "Методы тксрии идентификации в задачах измори-челыir.fí xfcXiitiKк и »¡е-фолррш." (г.Ново.'.'иСирск, h'isi, h/b-ji), Всесоюзной Ji;vtí¡!¡.-). i гуническсй куп^'-решжи "Ыипропроцассс<рт.е сиетеыи (шномую&уиг 1&-<нс.пог»че;к*чс кря/еегой'' (v.llWbtiiïWK, .№?),

XXXÍT областной конференции, посвшценной дню рздио (г.Новосибирск, ISdá) и Всесоюзной научно-технической конференции "МикроэлектроНи-i:a п маташостросшш" (г.Ульяновск, 19ó'J).

Публикации. Но результата;/ диссертационных исследований име-. отел Iö публикаций, 10 авторских свидетельств и оформлено 3 отчета по научно-исследовательским работам.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТА

Постановка и соггоменное состояние проблемы. При автоматизации стендовых испытаний в НО АвтоВАЗ била поставлена задача разработать САУ движением автомобиля при испытаниях на динамометрическом сгенае с беговыми барабанам ЫГС - 0051 фирмы Schenck ^ля' автомобилей семейства "Жигули". Система долила обеспечивать режим движения автомобиля по Европейскому ездовому циклу. Исполнительнь'е привода должны легко устанавливаться в -салоне и не приводить к потере товарного вида автомобиля. Существенной особенностью разрабатываемой САУ явл.потся весьма ограниченные возможности используемой в неП управлякгцей ЭЬМ, типа "Электроника-СО".

Известные САУ движением автонобиля, как правило, замкнуты по скорости двпяенпя и содержат в контуре управления аналоговый (системы корпорации Ford (США)', "Total" (НИУ Франция), ОКО SOOT (Япония)), аналого-'д^ровой (система АСБИТ (CI11A)) или цифровой (систем.! университета Бирмингем (Англия), ИИА (Англия), фирмы iTognarm (ÍIT)) регуляторы. Для большинства систем тип регулятора не известен. В системе АС ВИТ применяемся Ш-регулятор, а в сйстеме оно. 30ККГ используется П>1Д-регулягор. Практически во всех системах сигналы, сформированные регулятором, поступит только га вход привода педали акселератора. В системз АСБИТ осуществляется тлкяе управление по каналу тормоза. В этом случае образуется два взаимосвязанных контура управления с ода mu общим регулятором и двумя исполнительными пркуодаип. /1ля Искличемт одновременной рэботы приводов в система предусмотрена зона нэчувствитольности км/ч). Прог-

раммы управления во всех систем;«: формируется заранее в соответствии с 38S«imvM графином дн.~ения я, обьгяо, генерируются упрпьяп»-кнкро-ЗВМ. Изменение свойств объекта управления в процессе дгя-кения, обусловленное переключением передач,. учшиваотся когкнеш-'оч кочф^циентов усилгния ог.ношисс контуров управления (система АС81ГГ). Ачадтимл счетом к конкретному 8»тс«об«ж> обоспбчираотся предварительно;*! :>«стройкой и к R.vionfnf (датчиков излаггняч органов упртв-

- G -

ления,- элементов исполнительных механизмов и м\п.) или методом обучения (системы KIKA , фирда vieemaan )• to всех системах г.ере-• ¡сличение передач обеспечизается отдельными подсистемами, которые формируът сигналы ¿правления соответствующими исполнительными приводами. При этом управление педалями акселератора и сцепления при трогании автомобиля осуществляется либо специализированными техни-. ческиии средствами (система г.ко Soxkï ), либо программно за счет организации дополнительного контура управления скоростью вращения аала двигателя (системы M:RA f "То toi" « Яеегапк ). в изве-

стных литературных источниках не представлены структуры системы и отдельных подсистем, не рассмотрены вопросы синтеза регуляторов, отсутствуют математические модели объекта управления, а тшеже алгоритмическое обеспечение системы и ее компонент. Указанные обстоятельства практически на позволяют воспользоваться зарубе.шьи опитом построения систем данного вида.

Структура и елгоритш функционирования систеш. Разработанная система представляет трехуровневую САУ, которая включает в себя управляющий Вычислительный комплекс и комплект исполнительных СЛ. Управляющий вычислительной'комплекс содержит микро-оВ;,1, накопитель на гибких магнитных дисках, дисплей и устройство сопряжение с объектом, ь которое входят цногоканальние Ц/111, АЦЛ, входные и выходные регистры. Комплект исполнительных СП содержит три однокоорди-нат.шх привода для перемещения педалей автомобиля и трехк о ординат-ное исполнительное устройство перемещения рычага переключения передач (РЛЛ), включгшцее п себя два однокоординатных СП и однокоорди-натный привод на баое электромагнита. Алгоритм функционирования системы предусматривает шесть режимов работы: "Установка", "Контроль", "Настройка", "Обучение", "Автомат" и "Ручной".

В ратаме "Установка" производится размещение компонент системы в салоне я адаптация ее к конкретному автомобили, В процессе адаптации в диалоговом режиме методе обучения в память ЭВМ заносятся предельные положения педалей акселератора и сцепления, предельные усилия на педали тормоза, координаты i'iiii (для каждой передачи) и егп предельные положения, а также допускаемые условием эксплуатации минимальная и максимальная скорость дыыешя астомобиля (для каждой передачи) и соответствующие им положения педали акселератора .

Ь режиме "Контроль" осуществимся проверка функционирования системы (m специальной тестовой программе оценивается относительные aaeâhv устггямисния атжт ч<з лощений педахей акселератора и

сцепления, РЛП и усилий на педали тормоза) и зашиты системы (по аварийному отключении системы И сбросу педали акселератора в исходное положение при имитации сигнала предельной скорости вршцения двигателя автомобиля. <*

В режиме "Настройка'' производится снятие и фиксация в памяти 3LM при четырех различных положениях Р'Ш и функционировании педали тормоза совокупностей р измеренных экспериментальных реализаций скорости движения автомобиля, соответственно, при скачкообразных изменениях положения педали акселератора и усилия на педали тормоза, а такие осуществляется обработка указанных реализаций с целью построения математических моделей контуров управления скоростью движения автомобиля.

В режиме "Обучение" производится измерение и фиксация' в памяти ЭВМ текущих положений педалей акселератора и сцепления во время переключения передач при управлений -вижением автомобиля водителем. Начало и конец записи данных в память ЭВМ определяется положением педали сцепления. Полученный таким образом массив данных, включавший в себя соответствующие измерения, выполненные при тро-ганик автомобиля, а также переключение с низшей передачи на высшую и наоборот, представляет подпрограмму управления положением педалей акселератора и сцепления при переключении передач.

В режиме "Автомат" осуществляется автоматическое функционирование системы управ тения, включающее проектирование цифровых регуляторов лоналыих систем управления па положению педали акселератора (по числу положений ИИ), локальной системы управления rto усилию на педали тормоза К вычисление функциональной зависимости, определяющей заданный режим движения автомобиля, например, Европейский ездовой цикл. Переключение передач осуществляется специальной подпрограммой, которая, формируя сигналы управления соответствующими приводами, обеспечивает квазиоптймальиув траектории движения РПП, а также повторное включение передачи, если она но включилась. Сигналы управления педалями акселератора и сцепления определяются подпрограммой, сформированной в режиме "Обучение", для исключения аварийных ситуаций в системе предусмотрена защита объекта управления и Cil.

В режиме "Ручной" производится управление движением автомобиля с пульта дистанционного управления.

Эффективное функционирование предложенной САУ движением овто-' »гобсля в значительной мере определяются качеством исполнительных СИ, точность» рлгоритмов идашф'.кодаи математических модулей от-

-седельных контуров и рациональным выбором регуляторов локальны« систем управления.

Исполнительные СП. При разработке исполнительных СИ исследовались различные варианты приводов постоянного и переменного тока. Для перемещения педали акселератора и РШ в системе применен СП постоянного тока с двигателем последовательного возбуждения с электромагнитном тормозом (Д26), Данный СП, кьаэиоптимальный по быстродействию с главной обратной связью по положению и внутренней - п; скорости перемещения, содержит двухканальнуа релейно-имлульсную схему управления и транзисторный усилитель мощности, работающий в клеевом решме. Прпвоа. обеспечивает перемещение падали акселератора на величину полного хода (иО мм) за 0,3 с с погрешностью позиционирования не хуже ¿0,5 N51.1 и перемещение Р1Ш на величину до 1К. 1ш за 0,6 с с погрешностью позиционирования ке хуже ¿2 мм. Управление педалью тормоза осуществляется квазиоппшальним по быстродействии СИ с олектроаьигателем независимого возбуждения (¡Ь-072), с главной обратной связь» по усилии и внутренней - по току. Привод содержит аналоговую схему управления и, в качестве усилителя мощности, трех^азньй реверсивный управляемый тиристорньй выпрямитель. Перемещение пепали тормоза ни величину полного хода 1150 мм) обеспечивается за О,? с- Усилие,'действующее на педаль, составляет до 700 1! с погрешностью ¿Ь Н. Длл управления педалью сцепления использован СП с электродвигателем постоянного тока с постоянными магнитами (УЬ-260), имеющий аналоговую схему управления с главной обратной связью 1;о поломеьин и внутренней - по скорости перемещения и имротно-импульсный усилитель годности. Привод обвеиечиввет перемещение педали сцепления на величину полного хог.а (1С0 ш.О за 0,7 с с погрешностью не Оолее ¿2,0 им. Д-ншые СИ и их узлы защищены авторскими свидетельствами.

Структура мататтичосксЯ модели и алгоритм» ичен-ти'Ьикации. Цды-П'йфияацкн контуров управления скоростью пвкгения автомобиля

</( t )[км/«]ло положзнио педали акселератора X I t ) [мм] производится по совокупности • измерении* акслериментальнгз реализаций

) = УЛ* > »' * / € [1,р]. * 6 [о 4 I 11 у [ (г ) -

порриЕнобто измерительной и регистрмруК-дей аппаратура), полученных при скачкообразном изменении входного синили х ( t} с некоторого начгии-.'иого дтченил по конечного значения Л,,,; = МЛ/для раадичиых ¿ровней Х0{ , АХ[ и различных полояшшй Г.Ы. И{ име} ы реализаций ) при испытании на отите автомобиля М.0У тля

третьей пе/зпзчи лршеднш на ряс. 1 ( Х0 = ^^

Г-Э1 р»тиччть моис-аи колкого кст.урч ущьчитшил могут 15нт ь

— -J —

представлены (см.рис. 2) в виде послеловательсности соединения статической нелинейной части, описывающейся нелинейным алгебраическим урапк-нпемr.(l}-F{x(ü)> 11 динамической линейной части, описываю_____ гдейся линейни.1 дифферен-

\xnfij . ——1 цнальным уравнением или

соответствующей ему передаточной функцией WÍS ) ( ^ - аргумент преобразования Лапласа). Анализ показывает, что экспериментальное реализации Ум ( i ) загаумлены существенной (до 2С$). высокочастотной пометой 5~у (Í), нз имеют скачкообразных Гис. I изменений в момент скач-

ка входного сигнала х ( t ) и п целом (исключая влияние помехи <Tcjit)) являются монотонными фуикищтми времени, а нелинейность

___ — имеет однозначный характер, причем 0) = 0 (на рис. 3 пска--vrlíi. зана характеристика F (у.) для третьей передачи автомобиля ВЛ32107). Указанные положения Рис. 2 свидетельствуют о необходимости предварительного (перед обработкой) сглаживания реализацией > позволяют представить передаточную функцию W (5 ) в форме

г &? t,c

W(S)

Wis) =

6„з

b¿s + ¿y

S +c "

2- ~ r' T-i

нелинейность /-(х) на рабочем участке аппроксимировать в виде Р(х)=с,х <-Слкг + С?хт, Для идентификации математических моделей денного типа разработан аффективный помехоустойчивый алгоритм, который, при обработке реализаций

С^З, £е [I,р], предполагает следукшле операция.

1, Сглаживание реализаций /е[1,р]. нс-рр- .

курсивнцм НИЗНО'ПСТОТИУЛЛ

фильтром, обосп««ир.зг?1дам

fift /

— / —

/

гз

л»?

Рис. 3

исключение переходных составляющих, задаваемые амплитудные и нуле-ьые фазовые искажения. Такое сглаживание достигается путем предварительного специального продолжения каждой измеренной реализации влево и »право на длительность переходного процесса фильтра. I! результате этой операции получаем сглажешые реализации {/¿Itl,

2. Преобразование сглаженных реализаций У[И) в оценки /î/(t) переходник характеристик соответствующих скачкам лXI входного сигнала = +AXi, ¿е [i, р] .

3. Ьычисление по оценкам Л/it) соответствующих ни сцг.нок коэффициентов усиления kl, Les [l, р].

4. Определение оценок коэффициентов С/, ,/«= нелинейной характеристики F(x) путем решения алгебраической системы

i- Хнй 'Сг + *mi Cj ~ H , * ¡4 р$-з] ■

5. Нахождение оценок и Hj.-r > /1<=[l» параметров л , dp и Ир I Ге [i, п) , передаточной функции V/( S ) посредством аппроксимации каждой функции

в интервале времени [o,ï] функцией вида

Vbi(i) = f: Xir e'Ar 1, i * U Я (I}

Процесс аппроксимации представляет собой - шаговую итерационнуы процедуру, на каядом г-тсы ( [f1, /?/]) шаге которой производится определение пары параметров ¿.¿р и ¿{¿г,щтш аппроксимации функции

ПгЫ r-i)M-Xur-D-e~Mlt4>i, Vu Ш =W) '

на интервале времени [ir ,i/j;>] ( ¿иг ~ момент времени, при котором функция '¡"¿-nit) входит в задаваемую зону ¿Г ) функцией гида

Tai-rM^Mir-e-*11'"* . При о тсс осуществляется дополнительная итерационная процедура минимизации параметра tf, таким образом, чгоСы на интервале [/г. , шполнялось соотношение

Цг{1)~1>-а-1Г({) ^ й гдо $0 - задается. По окончании процесса аппроксимации (¿/¡¿= 0) определяйся параметры , аппроксимирующей функции

Wi^txir-e^* ,

и npoawuwtrawf «е коррекция, спс ючч-чп с ит№к«пши иеоукостпншьж

экспоненциальных составляющих, характеризующихся малыми аосолютш.--ки значениями ¡¿<-¿/»1 или мало?» эффективной длительностью ' Б Результате аппроксимирующая функция представляется о виде (I), а аппроксимированная оценка переходной характеристики определяется о форме 1?сч (V Ш ,

6. Нахождение оценок 7)

функции \У ),

параметров п в качестве кот(

¿г и ^г > передаточной функци

рих принимаются оценки п; , и , Г<£■{!, п{\> доставляющие минимум еЛ, относительной ереднеквадратической ошибке

е1~рШи-!ыа1Тси//(чШл , ¿«[/,/Л

'а о

?. Определение коэффициентов еу и оу , у ё [/, Я] оценки

и/,,/,-^ Я-.. ¿¿/""V ••

_ -г—— -- -----—^

13 * ^

передаточной функции (V ).

Проведенный анализ, в том числе машинный, свидетельствует о высокой помехоустойчивости данного алгоритма идентификации.

Е ряае случаев с достаточной аля целей управления точностью можно априори задать оценку п , например, положив 'п '= I. При этом оказывается воамо'кнкм исключить операцию ^глаживакия реализаций {/«¿^Ь р! » и существенно упростить процедуру определения

оценок к

ш го

с,>$

№ цг а

и 3/„ ,' Та /,Я • Тогда Значительно снижается врет.ш вычислений и, что особенно важно, резко уменьшается требуемый объем оперативней памяти ЗЕМ.

В качестве илли-страции на рис. 4 пре лставлени перебойная характеристика /) = 3, полоса

с с • "3> ^ *

-рЦ^х

М^-куД)

Рис. 4 ленная 30% помехой

реализация /7Л(£) и восстановленные по ной посредством основного алгоритма сценка /)а <Л) (определилось Я « Р.) л с. попоим учрт.сняо-гп ¡¡лт'^рп'!'«'. (эааавя.логь /7 1).

Движение автомобиля в режиме торможения относительно усилия на-педали тормоза X (¿) [н] описывается нелинейным дифференциальным уравнением первого порядка, которое в режиме свободного выбега ( Х'Ш = С) сводится к уравнении Риккати с раэделяпщимися перетен-ньми. При этом идентификация математической модели может быть осуществлена путем решения нелинейной алгебраической системы или яе на основе решения линейной алгебраической системы с прегшарительньм дифференцированием экспериментально снятой реализации свободного выбега Для последнего случая разработан алгоритм идентифи-

кации.

Анализ многочисленных экспсрг.мзктальных реализаций у^И) скорости движения автомобиля при различных усилиях (1) на педали тормоза

Ъ'щен

(на рис. 5 приведены реализации для автомобиля ВА32107) пока.зьва-ет, что движение автомобиля в режиме торможения с достаточной точность» может быть описано дифференциальным уравнением

первого порядка

У<:,Ю + dfLj(i)=d0 4 во Ш

В данном случае задача идентификации сводится к нахождении оценок d0 , elf и в0 параметров dD , cfi и 6о 110 совокупности экспери-ментальдах реализаций при различных усилиях X/ , ts[l, р0],

на педали тормоза и реализации [/<DCt) свободного выбега. Решение этой задачи осуществляется посредством разработанного алгоритма, предусматривавдего шполнение следующих операций:

1. Дифференцирование реализации путем предварительной аппроксимации es временным полиномом второй степени и определения коэффициентов Oj ,J<s [0,й] дашого полинома на основе решения переопределенной системы линеШнлс алгебраических уравнений

9о * gjtr * Vit* ~ y*t>(tr\, г^, е>з)

В результате оценка pp(t) производной (£) имеет еид

Уо ¿ФГ01

2. Нахождение оценок а0 и CJ, параметров da и df посредством решения системы линейных алгебраических уравнений

do-di'ijvottr) - УоИ г) г = < г ...

рекурентним методом наименьших квадратов, позволявши максини.л..!) учесть имейоуюся информацию.

3. Опрепеление усредненной оценки 60 параметра 4> с помочь-' найденных оценок с/а , г/, и учета всей совокупности экспергментя.'л них реализаций /е- [1, р

/игсритиь функционирования локальных систем управлении. Управление скоростью дьикеНия автомобиля осуществляется на ошсльни. интервалах 7£', £ = 1,2,..., ездового цикла посреаотвом одной из ть.рех локальных систем управления по положению педали акселератора (при различных положениях РНП) или локальней системы управления по усилию на педали тормоза. Кэддая из локальных систем управления различается математической моделью объекта управления и регулятором, однако имеет однотипную структурно-функиональную схему, приведенную на рис. ¡3, где обозначено: Ш - программное устройство, форшрутее ездовой цикл, Р - регулятор, ЦАП - цифро-аналогоыас преобразователь, СИ - исполнительный СП, ОУ - объект управления

СП

а/

си

А\ Mi:

О

ш

по K:lHi. /И) д - пап И; и ц ус

А<

Ряе. G

лу управления, ОЬ - объект унравления но каналу ьозчуанкик (сила трения и аэродинамическое лебоьоо сопротивление), чик (тахогенератор), АЦ|1 - аналого-цифровой преобрааовател] , очно-лиж;Гшой аппроксимации нелин'зйностеп F в пределах к»^--

дого интерпала Тс ездового цикла выполнится отдельные (не б jr.ee пьух-трех } ноаснтерналц л7?» , re.[l,3], на потерях ко-Vy зф||Н<и«ат усиления объекта управления принимаете,! HciwuewiKM и легальная -гисгемп управления мокет

H

(*)

JjXJk

счц '

Гиг

7

.¡счетная с тру * ту pi s я ,i ew>i точи-,; я >*f>rno.'t.

систем управления представлена на рис. ?, где обозначено: \JpKz) -передаточная функция регулятора ( г лехр(Ак ) , _ шаг дискретизации по времени), и \VfiUs) - н- преобразования передаточных функций непрерывных частей системы по каналу управления и каналу возмуденил, , Ук~у(к , /К ~ /(к й{) . Л - 0,1.....

Вследствие ограниченных ресурсов ОБМ исследовались простые законы регулирования, обеспечивающие вичислбниз выходного сигнала регулятора в течении одного шага дискретизации £-( , а именно П-ре~ гулятор и ЦД-регулятср, а для локальных систем по положению педали акселзратзра также Л-регулягор с дополнительной компенсацией ошибки путем коррекции задающего воздействия и специально разработанной линейный регулятор, обеспечивающий минимальную длительность переходных процессов при задаваемых сверху ограничениях на определенное число первых коэффициентов ошибки относительно входного сигнала и нулевого коэффициента ошибки относительно возмущения.

Имитационное моделирование и экспериментадъныз исследования САУ. Проведенное имитационное моделирование на ЭВМ и экспериментальные исследования САУ движением автомобиля показали, что необходимое качество управлзния (погрешность по скорости в установившемся реясиме ¿1,0 км/ч и по времени продолжительности цикла ¿0,Ьс) достигается при П-рвгуляторах с дополнительной компенсацией статической ошибки в локальных системах управления по положению педали акселератора и ЦЦ-регуляторе з локальной системе управления по усилия па подали тормоза, при этом максимальное отклонение в переходом режиме составляет 4,0 км/ч, а максимальное перэрегулирова-нче (на первой передаче) - 1,0 км/ч. Указанные регуляторы были реализованы в разработанной САУ движением аЕтсмсбиля. В качестве иллюстрации на рис, 8 приведены, задаваемый ездовой цикл у (¿) и вос-

у.

№ зо 20 ТО о

20

±

60

-е).

7

-л

90 1£0 Рис. И

Хх)

г, с

произведенный САУ при испытании на стенде автомобиля БА3210? у и).

Применение САУ движением автомобиля при проведении .винаыиче-ских стендовых исгъггшшй позволило:

- в 4-5 раз повысить производительность испытаний;

- в 3-4 раза повысить точность получаемых результатов;

- обеспечить возможность реализации качественно новых методик испытаний, позволявших решать принципиально новые задали при конструировании автомобилей, а тем сакам в 2-2,5 раза сократить срок внедрения разрабатываемых моделей автомобилей;

- улучшить условия работы водителей-испытателей.

ЗЛШЯЫШЕ

Б процессе теоретических и экспериментальных исследований получены следующие научно-технические результаты:

1. Предложена структура СЛУ двикением автомобиля при динамических стендовых испытаниях, включая алгоритмы функционирования системы и ее компонент.

2. Разработан комплект исполнительных следящих приводов, обеспечивающих необходимые воздействия на органы управления.

3. Предложена структура математической модели автомобиля.

4. Синтезированы алгоритма ипентпфикгции математических моделей контуров управления движением автомобиля. Эти алгоритмы могут быть эффектишо использованы в условиях существенной зашумленности экспериментальных данных для построения математических моделей широкого класса одномерных динамических объектов различной физической природы, характеризующихся неколебательными переходники процессами и оанолначнши иелшеймостяш.

0. Разработан, изготовлен и испытан експернментальный образец САУ движением автомобиля для динамических стендовых испытаний автомобилей семейства "¿шпули".

6. Имитавиашое моделирование и экспериментальные исследования системы хороио согласуются с теоретическими положениями.

7. Разработанная САУ движением автомобиля, включая структуру-алгоритмическое и программное обеспечение, мо;,<ет быгь использована с применением микро-ОВМ или средств микропроцессорной техники при лшгамичеоких стендоеь-х испытаниях различного класса автсмоо'илсЯ.

Ряд технических решений защищены авторскими свидетельствами.

Материалы диссертации изложены в слрду№:нх работах:

1. Оороилииов Г.Б. ¿апачи ввто^чтизацни управления л т »пешей •грянспсртнсго срйцстся при стендом« испягяния* {< пут п:с воэмок-

лой реализации // Развитие технических средств диагностики машин и механизмов: Сб. нар:, тр./ ЗАСУШЛ. Сиб. огд-ине. - Новосибирск, 1У65. - С. 4Э-&0.

Z. Сероклинов Г.В. Задачи идентификации обтектов управления при автжатиэации стендовых испытаний автомобилей // Методы теории идентификации п задачах измерительной техники и метрологии: Тез. докл./ 1У Всесоюзный симпозиум. - Новосибирск, 1965. - С. 123-124.

3. Анисимов A.C., Кононов В.Т., Сероклинов Г.Б. Идентификация математической модели движения автомобиля в режиме торможения // Аппаратура и методы исследования сельскохоияйственных масин и механизмов: Сб, науч. тр./ САСШ1Л. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 19о6. - С. 9G-ICI.

4. Анисимов A.C., Кишкурно Б.И., Сероклинов Г.В., Чнкиль-дин Г.II. Построение математических моделей контуров управления движением автомобиля // Методы, технические средства контроля и диагностик» машин: Сб. науч. тр./ ЬАСХИяЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, I9Ü7. - С. XII —121.

5. Анисимое A.C., Кононов В.Т., Сероклинов Г.В., Чикиль-дин Г.П. Микропроцессорная система автоматического управления автомобилем при стендовых испытаниях // Ыикропроцессорные системы автоматизации технологических процессов: Тез. докл. Всесоюзной науч.-техн. конф. - Новосибирск, 1987. - С. 261-262.

6. Сероклинов Г.В. Исполнительное устройство для управления стандартной трансмиссией транспортного средства при стендовых испытаниях // Технические средства автоматизации научного эксперк--мента: Сб.науч.тр./ МСХШ1Л. Сиб.отд-ние. - Новосибирск, I33d. -

П гуп ^ . { t —иi .

7. Анисимов A.C., Кононов В.Т., Сероклинов Г.В., Чикиль-дин Г.П. Построение математической модели контура управления движением автомобиля по усилил на педали тормоза // Технические средства автоматизации научного эксперимента: Сб. науч. тр./ ВАСУШЛ. Сиб. отд-чке. - Новосибирск, I93ü. - С. сй~93. -

Ь. Анисшон A.C., Сероклинов Г.В. Синтез цифровых регуляторов системы управления докешен автомобиля ¡¡ри стендов!« испытаниях.// Аппаратные средства техники огтчкатизацЗй исследований и дичглос-тигн машин: Сб. науч. тр./ MGul/UI. Си С. отд-ике. - Mopocirfirpct:, - С. 76-U3.

У, Аписимоп A.C., Сероклинов Г.В., Чжильдич Г.II. Катанный анализ алгоритма восстановления перелагоиний функции.// Аппаратные средства тсдаши 'рйгоидтацчи исслр.т>ес:»:й и диагностики мттлн:

С5. иауч. тр./ БЛСХПЫ.Сио. отд-ние.- Новосибирск,I-JU9.- C.C4-U3,

10. Сергклинов P.E. Анализ алгоритмов идентификации переда-то шой функц1.и автомобиля // Метода теории идентификации в задача. H3MU¿HTejiLv:oü техники и метрологи:;: Тез. докл./ У всесоюзный еим-юо/.уи. - Новосибирск, ГлЙ. - С. 172-173.

11. (J&p о клипов f.В., -¡икил1дпн Г.Н. Автоматизация испытаний льтокобиля // Тез. яокл. ХЛХП обл. науч.-техн. конф., посвяаь ;у&. рааиэ. - Новосибирск, l'Jd-J. - С. IÍ7-lId.

Г.:. Сероклшол Г.В., Чшгильлин Г.Л. Ыикрспроцеозорнгя система яьтсма'.пческого управления зцтомоО'клем при стенповнх испытаниях // Чикроэлсктрсника о мошаиостроении: Тез. докл, Роесоизной науч.-тех. копр. - Ульяновск, IJ-J. - С. L32-L22.

13. Автоматизированная система управления движением ьстонобь-ли на стенде ".yiAÍLV: Ккф. лист. № 6C-7J/ сост. Г.Ь.Свроклинов, a.b."искра. - Новосибирск, Heb. - Зс.

14. Исполнительней следлшй привод по пояоюни^: Hf¡i. лист.

ff "ои-77/ сост. Г.Ь.Ссроклинов, Л.В.Мисюра. - Новосибирск,IUJc.-Ос.

15. Псцолн'.пелышЛ след;слиЯ привод по усилил: и'нф. лист.

tí Сост Л'. b .Сороклиноз,^А.В.Кисюра. - Новосибирск,! J-J¿. - 3>:.

16. A.c. u¿J?JA СССР K&i5 Qülií 15/00. Устрсйстьо для контроля исправности электрической цепи тзрмопары / А.£.Алейшков, И.Д.Бухтияров, ü..C.tLa0üHOE, Г.Б.Серокл>.ноп, Ь.В.иинеев (СССР). -247677У/Ic-Ii). Ia.CK77; Опубл. 25.06.79, &;л. .'í 23. - 4с.

17. A.c. Vüi.-JüO СССР i.IKi-13 H02H 7/06. Устройство для зпащты от обрыва цели обмотки во: 'уэдения двигателя постоянного тока/ Г.Б.Сероклшов, й.С.Ьлбанов, В.З.Рсйк (СССР). - 2С45Ь79/24-07; Заяв. 12.07.7j; Опубл. 30.12.79, Бил. № 4в. - 2с.

Id. A.c. 77Х.4 СССР МИ!3 Н02Р 13/16. Устройство для аварийного запуска ти'.мстсрного преобразователя/ Г.В.Сероклиног^Ю.СЛйа-бонов (СССР). - 2700410/24-07; Заяв. 02.01.7t); Опубл. 23.1C.Ö0, Бал. .'i 30. - 4с.

19. A.c. 73o*:34 СССР Ш13 Q06B 23/02. Устройство мп коррекции характеристики, переходного процесса системы/ Г.С.ЁЬбРнов, Р.Ь.Серсклинов, Л.И.Нечаев, A.B.ÜKCfcpa, К.З.РоШ: (СССР). --273b?X0/L3-24; Заяв. П.ОЗ/о; Опубл.?3.0[ ,Ъ1, Бел. № 3. - Зс.

20. A.c. о7у4о-3 СССР U'ffl Q0IP 21/00. У-.тройство для измерения комитента электрической мпвностк/ Г.С.Шабанов, Г.В.Сгрокли-иов, ü.kA'o^vmmo (СССР). - ; Залп.I0.CI.oO; Шуба. П'/MI.Jl , Ул-я. ]."' 41. - 6с.

ГЧ. A.Ii. Ш'ЪЪ СССР КЗ»3 qoir Я1/Г0. Устройство пля иэиерв-

- IG -

пия коэффициента электрической мощности/ I).С.Шабанов, А.А.Мшцен-ков, Б.Б,Альт, Г.В.Сероклинов, В.А.Ксротченко (СССР). -2897939/18-21; Заяв. 2G.03.ЭД^Опубл. 23.11.81, Бюл. №43. - Gc.

22. A.c. 1053246 СССР МКИ3 В02Р 3/16. Устройство для управления резерснвныы электродвигетелш постоянного тока с электромагнитным тормозом/ Г.В.Серокланов, В.В.Альт, B.C.Шабанов, В.АЛСоротчен-ко, А.В.Мисара, ЮЛЫЬпкин (СССР). - 3209710/24-07; Заяв. 18.05.81 Опубл. 0V.I1.83; Бюл. № 41 - 7с.

23. A.c. 1180301 СССР !ЖИ3 ф!Р 19/00. Устройство для измерения тока/ В.А-Коротченко, Г.В.Сероклинов, В.В.Альт, II).С.Шабанов, А.В.Нисюра (СССР). - 3593376/24-21; Заяв. 2D.0D.b3; Опубл. 23.09. 85, Вюл. 35. - Зс.

24. A.c. II6II24 СССР Ш13 НОЗК 5/01. Формирователь импульсов/ Г.В.Сероклинов (СССР). - 3510544/24-21; Заяв. II.II.c2; Опубл. 23.09.b5, Бал. П 35. - 2с.

25. A.c. 1327276 СССР Mffi3 НОЗГ 3/38. Усилительное устройство/ Г.В.Сероклинов, В.А.Коротченко, О.В.Архипов, А.ВЛ,"исюра(СССР) - 3947431/24-09; Заяв. 20.Od.65; Опубл. 30.07.87. Бюл. № 26. - Зс.

26. Исследование возможности создания устройства автоматического регулирования давления мзела в главной магистрали системы смазки и температуры охлажаамцей жидкости и картерного масла ДБС автомобилей семейства "Жигули": Отчет о НИР (заключит.)/ Спец. опыта, проектн.-констр.-технолог. бюро Сиб. отд-ния ВАСХНМ (СОГКТБ СО ВАСШНО; Руковод. В.В.Алът. - // IT 0IB60022724; Инв. Ii> С2У30073756. - Новосибирск, 1983. - 132с.

27. Синтез алгоритма автоматического управления скоростью движения автомобиля: Отчет о Н11Р (заключит.)/ Новосиб. электро-техн. ин-т (НЭ1И); Руковод. А.С.Анисимов, // ГР 01060022724; Инв. )." 028300X530. - Новосибирск, 1966. - 72с.

23. Разработка аэтч>р\тк>» работы системы автоматического управления автомобилем на ди^амом^р'.г'ескоы стенде с беговнмл барабанами. 01чет о IlliP (заключит.) / Лоучн.-ксследов, констр,-те-полог. ин-т фкзикс-тохн. проблем Сиб. отд-няя ВДСХШД ($Тй 00 BACX1MJÜ; Руковод. Г.И.Сероклвнов. -// ГР 014770043097. - licuo-гебирок, 130с.