автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Теоретические основы методов управления оптимальными режимами рабочих процессов землеройно-транспортных машин

РГ6 од

РГ6 од

На правах рукописи

Княжев Юрий Михайлович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫМИ РЕЕШМЙ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫл МАШИН •

Специальность 05.05.04 "Дорожные и строительные машины"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Омск - 1996

Работа выполнена в Сибирском рзтомобильно-дорожном институте

Официальные оиюнвнты:

доктор технических наук, про!« ссор В.Ф.Амельченко

джтор технических наук П.А.Михирев

доктор технических наук, профессор В.Д.Рощу!псин

Ведущее предприятие: АО " Челябинский завод дорожных машин им. Колвденко "

заседании диссертационного совета Д 003.17.03 в Новосибирском Институте Горного Дела СО РАН по адресу: 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек^ института Горного Дела СО РАН. -

Автореферат разослан сект.явг<я 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Защита состоится "18 октября 1996 г. в 10

часов на

д.т.н.

/О.Б.Кортелев/

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Атиалъность проОлеми. Повышенно эффективности дорожнострои-тельноЯ техники является насущной задачей, стоящей перед учеными и инженерами отрасли. Выполнение большого объема земляных работ требует применения совершенной техники.

Решение этой задачи связано с существенным улучшением управления землеройно-транспортными машинами (ЗТМ), поскольку оператор ЗТУ не может аффективно контролировать большое число непрерывно меняющихся параметров управления рабочим процессом.

Энергетический процесс землероПно-транспортной машины состоит из получения механической энергии в двигателе, перемещения рабочего органа чместе с машиной или относительно нее (бульдозеры,•скреперы, экскаваторы и др.), разрушения грунта и его перемещение. Физическими показателями энергетического процесса землеройно-транспортных машин являются количество разработанного и перемещенного грунта и расход топлива.

На базе теории резания грунтов с помощью экспериментальных методов развивались исследования конструкции рабочих органов ЗТМ, качественные характеристики которых достигли соответствующего уровня. Весомый вклад в развитие теории резания грунтов и совершенствование конструкций рабочих органов ЗТМ внесли В.'П.Горячкин, Н.Г.Домбровский, А.Н.Зеленин, Ю.А.Ветров, К.А.Артемьев, В.И.Баловнев, И.А.Недорезов, Л.И.Федоров, А.М.Холодов, В.Л.Баладинский, А.Д.Костылев, В.В.Яичке, В.К.Руднев,

A.И.Федулов, И.А.Янцен и др.

Решение проблемы надежности строительных и дорожных машин достигнуто в трудах Д.П.Волкова и А.Я.Башкарева и др..

Вопросами динамики управления ЗТМ занимались Н.А.Ульянов,

B.Ф.Амельченко, Е.Ю.Малиновский, А.А.Мащенский, П.А.Михирев, , В.Д.Рощупкин, В.Н.Тарасов, АЛ.Тархов, В.П.Станевский и другие. Результатами работ этого направления было совершенствование конструкций рабочего оборудования (РО), получение качественных характеристик ручного управления и системы приводов, создание и разработка автоматизированных систем управления (АСУ).

Повышение эффективности применения ЗТМ в настоящее время связано с методами и техническими средствами автоматизированного управления ЗТМ, которые облегчают работу человека-оператора и позволяют увеличить производительность машин на 12-. ..25%.

Поэтому изучение условий снижения уровня нагруженности в

наиболее трудоемких управленческих операциях человека-оператора с целью созданья методологии управления энергетическим потоком как тэоретического базиса автоматизации этого процесса является актуальной зада ч е й, решение которой позволит облегчить работу человека в управлении машиной, увеличить производительность ЗТМ. Вместе с решением вопросов управления и увеличения производительности машин решаются другие важные задачи снижения расхода топлива и сокращения рабочего цикла за счет поддержания повышенной средней скорости.

-Диссертационная работа выполнена в соответствии с комплексной Межвузовской научно-технической программой "Строительство" Государственного комитета Р® по высшему образованию.

В становление и развитие концепций и теоретических разработок автоматизации управления ЗТМ внесли значительный вклад Т.В.Алексеева, Ю.В.Варковастов, В.С.Дегтярев, С.Н.Деревянко, Б.Д.Кононыхгч, Э.Н.Кузин, А.А.Скловский и др.

Цель работы- создание теоретических основ методов управления оптимальными режимами рабочих процессов землеройно -транспортных машин.

И 0 в я работы заключается в создании методологии оптимального управления энергетическим потоком двигателя внутреннего сгорания в рабочем . процессе землеройни-трэнспортной машины с использовании системного'анализа и теории управления.

3 а 0 а ч и исслеОований для достижения поставленной цели заключаются в следующем:

1. Вывод математической модели энергетического процесса с учетом уравнений движения и основных зависимостей теории резания грунтов.

2. Разработка имитационной модели управления рабочими процессами сложной механической системы - двигатель - ЗТМ -система управления - на основе таордмы об изменении кинетической анергии системы.

3. Вывод матричных уравнений динамического равновесия рабочих процессов ЗТМ с оптимизацией коэффициента, сцепного веса по условию недопущения отрыва от грунта крайних опорных точек движителей.

4. Определение методов (алгоритмов) управлевия . оптимальными режимами рабочего процесса для имитационной ■ модели) рабочего процесса ЗТМ с отладкой программы для ЭВМ.

5. Проведение экспериментов на ЭВМ с имитационной моделью в условиях, приближенных к физическому процессу, с целью поиска методов управления оптимальными режимами рабочих процессов ?ТМ.

6. Проведение поиска оптимальных или квазиоптимальных энергетических процессов в планировочшх режимах под заданную отметку.

Обща я яетоОика исследований включает различные теории и методики исследований, к которым можно можно отнести следующие.

Физические теории, отражающие взаимосвязь принципов инвариантности с законами сохранения, теоретические вопросы преобразования энергии и энтропии, основные теоремы теоретической механики, . а также теории наблюдения и управления динамическими системами, которые были необходимы при обосновании ¿сей концепции научгой работы.

Математическое моделирование, математические методы исследования систем автоматического регулирования, математические основы '* теории автоматического регулирования и управления, методы вычислительной математики, современные методы численного решения обыкновенных дифференциальных уравнений.

•Методы теории исследования операций, теории управления, системного анализа, теории оптимального управления, теори" больших систем, имитационное моделировать (ИМ), системы автоматического проектирования (САПР).

Вопросы эргономики и поведения человека в автоматизированных ' системах управления.

Метода теории информационно-измерительных систе: (ИИС) и методы статистического анализа погрешностей устройств автоматики.

При разработке технических гр^дств управления изучалась возможность применения электронных и микропроцессорных устройств в системах управления на базе оптимальных алгоритмов управления.

Широко использовалось программирование для ЭВМ, методики автоматизации экспериментов в динам.же маши:' и автоматизации расчетов тягово-сцеггшх параметров тракторов, теория планирования экспериментов, результаты работ по гидроприводу как важном,, силовому элементу систем управления.

составной частью в работу вошли положения теории резанил и копания грунтов.

Научные положения, защите ~>шв автором:

- землеройно- транспортная машина представляет со^ой

механическую систему, состоящую из твердых тел, соединенных шарнирами; число степеней свободы такой системы равно пяти, количество неизвестных реакций связей превышает число уравнений равновесия, что делает я9 статически неопределимой; для раскрытия статической неопределенности необходимо использовать дополнительные уравнения связей в виде равенства сцепного веса сумме опорных реакций и расчленить систему твердых тел, что позволяет получить статически определимую систему с замкнутым многоугольником сил, определить все реакции связей и сцепной вас; метод расчета всех реакций связей может Сыть использован как в аналитическом виде, так и в матричном, который запрограммирован для ЭВМ и решен до конца; касательное тяговое усилие формируется за счет сцегаюго веса машины; сцепной вес прк действии гидропривода изменяется так, что при заглублении отвала в грунт он уменьшается, а при выглублении - увеличивается; получено аналитическое выражение, описывающее изменения сцепного веса машины, с учетом геометрии рабочего оборудования, величин сил сопротивления грунта, воздействия гидропривода в общем виде по условию недопустимости отрыва крайних опорных точек движителей; это учитывается в математической модели в виде силовой обратной связи; на основе аналитического выражения сцепного £еса проведена оптимизация силового гидропривода и геометрических размеров рабочего оборудования, определены граничные значения величин усилия гидропривода: для заглубления величина усилия гидроцилиндра (ГЦ) составляет 0,271. а для выглубления - 0,735 з нормированных единицах по весу машины;

- движение механической системы описывается теоремой об изменении кинетической энергии, в прабой части которой представлены параметры энергии, поступившей в систему, и энергии, расходуемой на совершение работы по' разрушению грунта, затрачиваемой за принятый отрезок времени; в целях облегчения исследований ЗТМ всех видов и типов выведено обобщенное уравнение движения энергии; для этого закон сохранения Эперп.и, представленный в виде уравнения изменения кинетической энергии, прообразован к безразмерному виду;

- механическая энергия, вырабатываемая двигателем внутреннего сгорания, как и крутящий момент, описывается аналитическим ьыряжннием в виде многочлена п -й степени, что позволяет оценить ■:>н-тупленио и ' формирование уровней силового воздействия

б

на элементах механической системы за рассматриваемый промежуток времени;

- оптимизация системы управления и конструктивных параметров бульдозера с помощью ЭВМ выполнена на оазе имитационной системы моделей, включающей уравнения движения механической системы 10 -го порядка, полученных с помощью уравнений Лагранжа 2-го рода, обратную связь в виде закона сохранения энергии, силовое гоздойствие гидропривода и характеристики грунтовых условий согласно теории резания грунтов;

- предложенные в патенте, разработанном автором, адаптивные оптимальные алгоритмы управления ЗТМ как основные мэтоды управления мобильных машин позволяют машине сравнительно легко адаптироваться к изменяющимся грунтозым условиям,, сохраняя при этом высокие энергетические показатели , что вашо при неизвестных заранее условиях работы машины; сущность способа управления заключается в измерении величин действительной и теоретической скоростей (частоты вращения вала двигателя) и величины усилия копания - текущих значений параметров, которые выбираются из трех физических з сочетании два из трех или принимаются все три за

.режимные параметры; по величине значений определяют отклонения от оптимальной области каждого из двух или трех параметров и попадание их значений в одну и? восьми зон управления, четыре из которых отражают превышение их зйачений над оптимальной областью, а четыре - отклонение з сторону уменьшения оптимальных значений параметров; при попадании значений параметров в одну из восьми зон одновременно подается сигнал на соответствующее изменение пстожения рабочего органа; аналогичное управление по одному режимному параметру - действительной скорости;

- проведены имитационные испытания бульдозера на созданном в модели "полигоне"; полУчены величины оптимальных областей управления машиной при использовании различных лоточников информации в управлении: по одному параметру ( например, действительной скорости движения машины), по двум параметрам -сочетанию двух из трех возможных ( действительной скорости машины V, числа оборотов вала двигателя п и величины сопротивления копанию грунта йх) и по трем возмозкным параметрам управления у, п и я^; имитация рабочего процесса проводилась в режиме оптимизационного поиска границ переключения ГЦ при управлении ■машиной для возможного автоматического устройства и для

человека-оператора как для ЗТМ с механической коробкой перемок передач ( КПП), так и для машин с гидромеханической КПП. Критерие оптимальности всего процесса являлся "суммарный критерий" представляющий из себя свертку линейных показателей наиболе значимых параметров; выяснилось, что человек- оператор высокс квалификации приближается к нижнему порогу, границ переключения Г в управлении процессом каким-либо автоматическим устройством, к оператор средаей квалификации заканчивает рабочий процесс с Ссл>= низкими качественными характеристиками по производительности расходу энергт. и топлива; оптимизация конструктивных параметре проводилась методом равномерной оптимизации для определения грани переключения ГЦ - усилий гидропривода, скоростей перемещен« рабочего органа относительно машины; рассматривалось поведени машины на полигоне, где на каздом участке изменялись грунтовы условия, уклоны местности, но в каждом из этих исследовани энергетическая установка ЗТМ использовалась на высоком уровне соответствующем оптимальному ( например, коэффициент использовани мощности двигателя был на уровне 0,95 и выше при минимально расходе топлива и наибольшей возможной при данных условия производительности машины); ,

- при копании грунта под заданную отметку проведены испытани оптимальных систем управления при достиже зш компромисса межд высокой энергетической отдачей двигателя и отклонением режуще кромки нока отвала; выяснилось .что наилучшей за датой отметкой является область 8 - 9 см от существующего уровня кромки грунта при этом использование энергии двигателя составляет о,88...о,92 о максимума;

- на основе патента предложены технические устройства позволяющие осуществить автоматический режим работы' двигательно установки согласно проведенным исследованиям и представляющие и себя стандартные электронные элементы, а также показан возможность использования микропроцессорной техники, чт значительно расширяет получение и использование информации лл управления. ч

Достоверность результатов научны положений и выводов подтверждается:

- реальными измерениями мощности м и вращающего момент Мкр двигателя внутреннего торания, полученных в ходе испытани тргктора с бульдозерным оборудованием в ■ полевых условия:

Г0С1ШМ ПТ (ЧФ НАТИ ) и представленных в виде эмпирических ависимостей = f(n) и Мкр = f(n), используемых в митациошюй системе моделей в виде аналитического выражения нергии рабочего процесса в ходе испытаний тракторов с |ульдозерным оборудованием; этот факт является документальным юдтверждет.ем поступления энергии в механическую систему (ЗТМ);

- отклонения расчетных значений основных показателей рабочего гроцесса ( тяговой мощности, скорости движения машины, усилию ;олэния грунта при максимальной ' яговой мощности), полученных на IBM при работе с имитационно:! системой, от показателей юпытаний в ГОСНИИ ПТ не превысили 6-9%;

- качественной основой "эоретических разработок согласно ¡акону сохранения энергии;

- использованием основных результатов теории резания грунтов, соторые широко описрчы в технической литературе.

Научная новизна положе}шй диссертации

¡аключается. в следующем:

- разработаны научные основы методов управления оптимальными рабочими процессами с адаптацией к среде, которые с позиций системного анализа являются общими для всех классов и типов ЗТМ, имеющих как пассивные, так и активные рабочие органы, чю гозволяет проводить проектирование систем управления с единых системных позиций;

- предложено аналитическое выражение механической э"ергии *, пзигателя внутреннего сгорания (ДВС) и крутящего момента в виде многочленов n-й степени, использованное в дальнейшем при разработке имитационной системы моделей;

- на основе теоремы об изменении кинетической энергии системы разработана имитационная модель энергетическогг процесса ЗТМ, которая, испытывалась на специально созданном "полигоне"; имитационная система моделей рабочего .гроцесса ЗТМ имеет в качестве операторов обратных связей выражение коэффициента сцепного веса ЗТМ, учитывающего изменения сцепного веса машины' в зависимости от характера работы исполнительного органа, и "-ператора в виде выражения закона сохранения энергии, позволгздего определять частоту вращения вала дв'/.гателя при возмущениях со стороны среды, и использовалась с целью установления оптимг^льш'х границ управления силовым гидроцилиндром отвала бульдозера а процессе экспериментов на ЭВМ в широком циапаэоне измене мя

параметров управления и физических свойств грунта;

-•■ разработано аналитическое выражение, описывающее изменение сцепного вьса в зависимости от действия рабочего оборудования, его геометрии, величины сопротивления грунта;

- выьздено обобщенное уравнение передачи энергии от двигателя к рабочему органу, представленное в безразмерном виде, что позволило обобщить это выражение на все типы и виды ЗТМ;

разработаны адаптивные оптимальные алгоритмы управления ЗТМ, новизна которых подтверждена получешем патента N 2004711;

критерием оптимизации энергетических процессов ъ •имитационной модели явилась аддитивная оценка, состоящая из частных составляющих - средней мощности за цикл, теоретической производительности машины по грунту, полного энергетического потенциала производительности, удельного расхода топлива и полного расхода энергии за цикл;

- предложена методика матричных расчетов в механике ЗТМ, общая для всех классов машин, проведены исследования на ЭВМ всех силовых факторов в процессе управления и оптимизация сцепного веса, определены все реакции связей, необходимые для дальнейших конструктивных расчетов; ■

- проведены обширные испытания ЗТМ различными методами управления, включающие элементы'стандартных испытаний землеройных машин, в ходе которых были получены результаты устойчивой работы в адаптивных оптимальных режимах рабочих • процессов ЗТМ. позволяющих использовать такие управления для практических целей с высокой эффективностью по основным показателям;

- предложена мето^лка квазиоптимальных управлений в режиме планировочных работ под заданную отметку, что позволяет решить задачу получения достаточно, высокой точности с оптимальным энергетическим использованием двигателя;

- разработана инженерная методика расчета оптимальных энер- • готических процессов и их управляющих устройств.

Личный в н л а д автора заключается: - ■ в постановке и решении _ проблемы управления потоком механической энергии двигателя внутреннего сгорания в рабочем ■процессе ЗТМ;

- разработке адаптивных оптимальных алгоритмов управления

ЗТМ;

- в создании научных основ меюдов упра: ления оптимальными

Ю

режимами рабочих процессов ЗТМ;

- в проведении экспериментов на ЭВМ^ по поиску оптимальных методов управлений.

Практическая ц е н н о с т ъ состоит в следующем:

энергетический метод управления, основанный на использовании теоремы об изменении кинетической энергии механической системы, позволяет исключить необходимость интегрирования системы уравнений двигатель - регулятор в имитационной модели рабочего процесса;

- разработанные матричные методы расчетов в механике ЗТМ вместе с программными средствам« использованы при конструктивных расчетах машин и оптимизации элементов рабочего оборудования бульдозера в КБ завода-им. Колющенко, в НИИ и в дипломном проектировании;

- предложенные алгоритмы оптимального управления ЗТМ в энергетических процессах являются универсальными и позволяют повысить производительность машин при внедрении автоматизированных устройств управления на их основе на 15- 25 снизить расход топлива на 8- 12 %, существенно облегчить управление машиной;

- результаты исследований методов адаптивного оптимального управления предлагаются для использования в качестве подсистемы в САПР ЗТМ при оценки вновь проектируемых или существующих СУ.

Внедрение результатов работы выполнено в виде "Рекомендаций теоретических научных разработок", которые получили положительные отзывы от ЧФ НАТИ, г. Челябинск; от завода (дорожных машин им. Колющенко, г. Челябинск, ВНШстройдормаш г. Москва, позволяющих проводить проектирование новых машин с помощью предложенной теории и программных средств, существенно ускоряющих проектирование, а также рекомендаций для разработки и внедрения простых электронных средств и микропроцессорных систем в практику управления ЗТМ, предлагаемых в патенте.

Внедрена инженерная методика расчета энергетических процессов в курсовое и дипломное проектирование студенческой специальности 1709.

Получила одобрение и внедрена методика мгтричных методов расчетов в механике ЗТМ при проектировании рабочего оборудования бульдозера Т-170.01 на заводе им. Колющенко.

Апробация работы проводилась в докладах на

научных конференциях и семинарах кафедр вузов и республиканских конференциях России, Украины и Казахстана и др.: научный семинар кафедры автоматизации производственных процессов, МАЛИ, г.Москва, 1990 г.; расширенный научный семинар лаборатории полевых испытаний и общей оценки промышленных тракторов , ЧФ ИДТИ, г. Челябинск, 1990 г.; научная конференция МО, кафедра землеройно-транспортных ' машин, г. Москва, 1991 г.; расширенный научный семинар кафидры' подъемно-транспортных и строительных машин, Ленинградский технический университет, г. Ленинград, 1991 г.; научно-тохнмческий семинар лаборатории автоматизации землеройных машин НШземмаш, г. Ленинград, 1991 г.; расширенный научный семинар кафедры строительных и дорожных машин, Карагандинский политехнический институт, г. Караганда, 1991 г.; юбилейная научная конференция Воронежского инженерно-строительного института, кафедра строительных машин, г.Воронеж, 1991г.; научный семинар лаборатории автоматизации производственных процессов, ЦНЩОМТП, г.Москва, 1991 г.; расширенный научный семинар кафедр строительных и дорожных машин 5? эксплуатации дорожных машин, Харьковского автомобильно-дорожного института, г. Харьков, 1991 г.; научный семинар лаборатории автоматизации землеройных машин, ВНИИстройдормаш, г. Москва, 1991 г.; всероссийская научная конференция в ВИСИ» г. Воронеж - "Повышение эффективности землеройных машин", сентябрь- 1992 г.; международная

научно-техническая конференция в СибАДИ, г.Омск, "Автомобильные дороги Сибири", май 1994 г.; научно-технические конференции и семинары СиоАДИ в 1985...1996 г.г.

Публикации. Научная работа по теме диссертации автором выполнялась с 1981 по 1990 г. по личной инициативе и в последующ ,'М по Межвузовской научно-технической программе

"Строительство". В этот период-опубликовано 5 нйучно-технических отчетов, "Рекомендации по использованию научных разработок" и го научных работ, включая две монографии, два учебных пособия и патент.

Объел работы и структура диссертации. Диссертация изложена на 421 стр. и включает 50 таблиц, 97 рисунков, список использованных источников из 221 наименований; состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций и.приложений. . . •

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе I рассматриваются .проблемы управления рабочими процессами землэройно-трпнспортных машин. Землер.йные Машины предназначены для разработки песчаных и глинистых, реке для разработки полускальнгх грунтов. Наиболее существенной частью силы копания, которая прикладывается к рабочьму органу по касатечьной к траектории движения, является сила резания грунта.

Во всех случаях на разрушение хрунта затрачивается механическая энергия двигателей базовых маоиш, равно как и дополнительно установленных активных рабочих органов, так как само по себе разрушение грунта есть работа. Коэффициент полезнсго • действия ЗТМ не превышает 0,57. Таким . образом, весь "роцесс разрушения грунта есть энергетический процесс , в котором происходит затрата энергии, получаемой от автономного двигателя.

Реальными физическими характеристиками энергетического рабочего процесса ЗТМ являются объем грунта, ьырезанного из масгива и перемещенного в заданную область, и расход топлива, затраченного на произведенную работу ЗТМ. бее другие известные параметры процесса (производительность, средняя скорость, тяговая мощность, тяговое усилие и прочие) являются производными от этих главных характеристик рабочего процесса.

Как всякая техническая система ЗТМ в рабочем процессе имеет целью максимально возможное использованйе энергии, развиваемой тепловым двигателем в виде ограниченного ресурса мехе оческой энергии, идущей на разрушение и перемещение грунтг. Достижение отого максимума возможно с помощьй оптимального управляемого энергетического процесса.

Условия экпплуата.лки ЗТМ при производстве земляныг работ являются существенно- стохастическими и не поддаются точному описанию в виде алгоритмов управления. Неопределенность целей управления в таком случае является весьма серьезным препятствием при создании АСУ ЗТМ. ría данком этапе технического развития ЗТМ можно ставить ограниченные задачи по упр влению наиболее трудоемких операций, которые имеют повторяющийся характер и являются существенно важными з управлении энергетическим процессом и позволяют добиться максимальных результатов в экономном расходовании энергии при разработке грунта. Такими операщ.лми н

.рабочем процессе ЗТМ являются копание и профилирование поверхности грунта.

Важный вклад в развитие гидроавтоматикк внесли своими трудами Т.В.Алексеева л ее школа. Видимо, одной из первых работ п'.-применению теории автоматического регулирования к рабочим процессам ЗТМ была монография С.Н.Деревянно, в которой описаны динамические звенья СУ от двигателя до грунта.

В дальнейшем были предложены экстремальные системы управления РО ЗТМ, в которых предполагалось поддерживать з процессе копания тяговую мощность на максимально возможном уровне, создавалась теория следящих эргатических СУ и внедрение ее результатов на бульдозерах» 1

Восьмидесятые года отмечены бурным развитием электронной техники. Появились новые широкие возможности создания средств автоматики на ЗТМ, постепенно стала изменяться и концепция автоматизации ЗТМ на основе применения микропроцессорной техники. Включение микропроцессоров (МП) в АСУ теоретически еще не обосновано, хотя необходимость этого высказывалась на интуитивном уровне. Применение новой техники управления ЗТМ в рамках теории автоматического регулирования снижало эффект ее использования. ■ ,

Внедрение в практику научных исследования электронных вычислительных машин потребовало использования математического и физического моделирования, которые значительно ускорили исследования рабочих процессов ЗТМ. Положено начало развитию систем автоматического проектирования ЗТМ (САПР), которые опираются на системный анализ и теорию управления.

В работе широко использовался системный анализ. Процедурные вопросы системного анализа основаны на применении вычислительной техники. Поэтому важнейшим аспектом системного • анализа является построение обобщенной модели, отображающей все факторы и взаимосвязи реального существования исследуемой модели. Поскольку землеройно-транспортная машина -представляет большую сложнук систему управления (БССУ), то в данной работе применялись метода теории исследования операций и теории управления.

ЗТМ действует в условиях почти полного отсутствия информации о состоянии внешней среды (грунта), АСУ ЗТМ в таких условия? работы должны иметь способность приспосабливаться к гзмэнениль внешних факторов, т.к. только адаптивные, опт:-мальные АСУ могуч

найти применение в практике. Для ЗТМ адаптация, концептуально, видимо, может означать удержание энергетического процесса в оптимальной области Парето.

Имитационное моделирование (ИМ) есть процесс проектирования реальной машины з рамках необходимых экспериментов с целью изучения поведения СУ, отработки стратегии управления, определения величин отдельных параметров СУ, повышающих эффективность ее в процессе функционирования, испытаний СУ в различных условиях ее существования. В принципе ИМ - "черный ящик". Поэтому для получения информации о действиях АСУ необходима "прогонка" имитационной модели, которая должна быть предусмотрена в программе для ЭВМ, с измененными значениями начальных данных. .То своей ценности для практического решения задач ИМ приближается к физическому эксперименту.

Критерий оптимального управления может быть представлен в виде технического или технико-экономического показателя, достижение которого указывает, на оптимальное состояние системи. Качественным требованием к критерию должна быть зависимость его от параметров и координат рассматриваемой СУ. Поскольку ИМ могут быть исследованы только на ЭВМ, то вопросам анализа и синтеза АСУ на ЭВМ уделяется большое внимание.

В результате рассмотрения проблем управления энергетическим процессом ЗТМ была поставлена цель и задачи исследований с помощью имитационной системы согласно теории оптимального управления.

Вторая глава посвящена теоретическому , обоснованию методики управления энергетическими процессами. Вся механическая энергия двигателя за вычетом потерь { в том числе на технологические нувды) поступает на движители. Запас такой энергии достаточно велик и потому большая ее часть расходуется на разрушение грунта, а небольшая часть ( около Ъ%) расходуется на передвижение самой машины. Сочетание оптимальной сюрости и соответствующего максимального уровня энергии на разрушение грунта обеспечивает протекание оптимального процесса разработки грунта.

Здесь возникают две проблемы, которые полностью характеризуют энергетический процесс. Это - определение соответствующего уровня энергии, идущей на разработку грунта. Вторая проблема - это удержание скорости на необходимом уровне, который обеспечивает минимальное буксование движителей и высокий уровень энергии, идущей на разработку грунта. Возникает оптимизационная задача,

решение которой предоставит достижение оптимизации зсего процесса.

Поэтому основными параметрами процесса, очевидно, являются: усилие капания на рабочем органе (К,), скорость передвижения ■машины (действительная скорость по отношению грунту V) и теоретическая скорость, величина которой пропорциональна частоте вращения вала двигателя (п). Из них .визуально наблюдаемыми #являются только параметра V и п. В теоретической механике чнергик определяют как меру способности механической системы совершат! работу и, «аоборот, количество работы как меру энергии системы.

Рассматривая движение машины как движение материальной системы ( массы т и вращающихся частей с моментом инерции I ) из состояния I до_ состояния 2, обозначая энергия, исходящую от двигателя через Э^ и энергию рассеивания, идущую не разрушение грунта как полезно игпользуемую, так и на потери всех видов через Эр, учитывая отбор мощности на гидропривод коэффициентом Кгл, получают уравнение движения энергии в виде

- 0,5-т.^ + 0,5-1пр.(^ ~ <) = КГ11-Э^ - Зр, (1)

которое выражает собой приращение кинетической энергии механической системы за какой-либо промежуток времени, равное работе действующих на систелу сил за тот же промежуток времени.

Для каждого двигателя внутреннего сгорания существуют скоростные статические характеристики, получаемые на стенда^, и динамические - в полевых условиях. Для дизельного двигателя используются эмпирические зависимости мощности и крутящего моменте (как усредненные в эксплуатационных условиях) от оборотов вала двигателя, в частности, на первой передаче, при полной подаче топлива и максимальной нагрузке. В формуле (1) первое выражение в правой части отражает поступление энергии за единицу времени (Кгп-ЭЕх), второе - расход энергии за единицу времени. Входящая энергия двигателя в единицу времени. {кВт) может описываться „а скоростной характеристике- эмпирической зависимостью

= ^(п) = а1-п2 + а2-п + аз (2)

где п - частота вращения вала двигателя (мин"'); а - эмпирические коэффициенты; 1 = ч, 2, 3.

Энергия (кДк), подсчитываемая за время ъ сек, является интегралом мсдюстм

О

Зависимость крутящего момента (Нм) от частоты врсдешя вала двигателя выглядит в виде функции .

- м«р(п) , . (4)

Энергия рассеяния Эр расходуется на полезные технологические цели, как-то копание грунта, и на вредные потери в механических элементах привода. Учет общих вредных потерь производится с помощью коэффициента полезного действия т) .

Полезная энергия тгкже определяется за время At = t - t , с, при этом величины Ry и v2 принимаются в данном отрезке времени постоянными:

3 = Г й -da = Г R •V •dt = R -v -At , (5) '

p.Jx J x 2 X 2

= t

о о

где Rx - сопротшление грунта копанию, Н.

Общее энергетическое уравнение с учетом вышеизложенного на данном временном отрезке принимает следующий вид ( в дальнейшем все энергетические процоссы рассматриваются на таком же отрезке времени):

0,5-m-v* - 0,5-m.v* + 0,5-1лр-(п* - п*) =

= + ал-п2 + аэ) - R^v^At, ' (6)

что справедливо в случае непосредственного измерения усилия копания.

С целью графического отображения рабочего процесса построена диаграмма энергетического состояния в пространстве трех парам тров - частоты вращения ьала двигателя, сопротивления копанию грунта и действительной скорости машины (Рис.1). Все параметры входят в уравнение (6), по которому производится 'построение диаграммы энергетического состояния.

В квадранте I строятся зависимости - = f(n,Rx), где величина п как параметр принимается постоянной по величине для данной кривой V = f(Rx). Получено семейство кривых, каждая из которых отображает зависимость поступательной скорссти машины от нагрузки Rx при постоянной частоте вращения п.

В квадранте II строится зависимость v = f(n,Rx), где параметр r принимает значение const для каждой кривой. Получено семей ;тво кривых, отражающих зависимость поступательной скорости от частоты вращения вала двигателя при постоянной нагрузке.

В квадранте III строится скоростная характеристика двигателя по эмпирической формуле (3).

hi* (Qü SO 60 9Û

Рис. I. Диаграмма энергетического состояния

В квадранте IV показаны графики зависимостей Ry = f(n,v), где параметр v является постоянным для данной.кривой.

Диаграмма связывает рассмотренные параметры в общую энергетическую картину и позволяет по двум из них определять третью.

Методологически все проблемы в работе разбиты на две области исследований:

1) исследование операций в механике ЗТМ с оптимизацией сцепного веса;

2) исследования энергетических процессов ЗТМ.

Для проблем в первой области применяются необходимые в этом случае принципы механики, например» первый принцип механики (Галилея), согла'сно которому освобождается от связей и заменяют чх реакциями связей. Допуская равномерное " и поступательное движение такой замкнутой системы, в общем случав получают скалярное уравнение:

А^ = Gj-L + T-R., (7)

где А - матр::ца коэффициентов системы линейных уравнений;

X. - матрица -столбец искомых величин;

Gj - вес элементов конструкций;

L - матрица - столбец длин в рассматриваемой системе координат;

т - управляющее усилие ГП;

Ra - матрица - столбец угловых величин элементов ГП.

Управление в таких системах происходит под действием ГП, т.к. изменение положения рабочего органа производится во время самого процесса путем изменения возмущающего потока энергии со стороны среда, В этом случае существуют ограничения, накладываемые на величину параметра управления, который в . принципе является "свободным", находящимся . в распоряжении конструктора, проектирующего ЗТМ.

На основании системы уравнений и системы ограничений на параметры возможно решение поставленной выше задачи: найти оптимальную величину сцепного веса и определить все реакции связей в системе.

Формализация описываемого процесса равномерного движения самоходной ЗТМ, проведенная в самом общем виде на основе законов сохранения, в частности, уравнений равновесия теоретической механики,, привела к созданию матричных уравнений высокого

порядка. Эти вопросы подробно изложены в главе 3.

Поставленная в диссертации цель оптимизации -сцепного в^са учитывает тс обстоятельство, что сцепной вес (СЗ) зависит от сил на режущей кромке рабочего органа и веса агрегата ( машины) С учетом действия гидропривода з процессе управления. Это оказывает существенное влияние на величину силы тяги»ЗТМ. Поэтому поставлена цель операции - достижение сцепным "весом следующих областей физического пространства

°сц 0 П1ах' ЯРК заглублении рабочего органа; (8)

G =» min, при выглублении его. (9)

При этом учтены ограничения, зависящие от физических свойств объекта. К ним. относится недопущение отрыва крайних опорных точек движителей (реакций Rnp - правой и RJieB - левой) от грунта, что приводит к значительному уменьшению СВ при заглублении или наоборот к увеличению его при выглублении. _

Следующий этап оптимизационной задачи - решение математической модели; которое приводится в главе 3, где выполняются действия по определению всех реакций связей аналитическими, матричными' и численными методами расчетов.

Во втором случае изучаются полностью вопросы . энергетического процесса при движении системы с имитацией рабочего процесса. Особенностями такого представления рабочего процесса заняты глава 4 и 5, в которых к выводу математической модели ( глава 4) с помощью уравнения Лаграниа II рода добавлены энергетические уравнения как необходимая обратная свяйь по нагрузке, скорости движения машины по отношению к грунту и частоте вращения вала двигателя. В общем случае можно рассматривать такие системы в виде уравнений:

х = i(x,u,t,£). . ' • (Ю)

где ж - п-мерный фазовый вектор;

5 - к - мерный ( -к < п ) вектор возмущений ( внешни}! воздействий).

и - функция размерности га ^ п носит название управления, которая находится в распоряжении проектировщика или лица, осуществляющего■управление процессом.

Важными вопросами jправления системами является цель

'правления и критерии качества, Для ЗТМ существуют множество ¡вето противоррчивых целей. Например, аолаюльно добиться шивысшей- производительности -рабочего процесса ( получить ¡аибольшее количество разработанного грунта в единицу времени), -збеспечить наименьший расход топлива на весь процесс, добиться линимального удельного расхода топлива, удерживать высокую среднюю жорость в энергетическом .процессе, достичь высокой средний зел-.'чюш использованной энергий за 'щткл, добиться минимального расхода энергии на единицу выработанного грунта, уменьшить время дикла и другие. Удовлетворенно всем этим показателям одновременно з принципе невозмоию, т.е. налицо - наличие неопределбнности_ целей. Преодоление этой неопределЭнности возможно несколькими путями. В дальнейшем критерии и цели управления совпадают, что не противоречит в принципе управлению системами. Для определения области приоритетов управления процессом была найдена область Парето, где энергетический гшоцесс отвечал бы низшей границе желаемого качества, а именно_ достижения ЗТМ тягпвой мощности, величина которой оыла бы не менее о,а от максимальной.

Произведена свертка'частных критериев, отражающих наиболее значимые параметры, характеризующие энергетически!, процесс, по линейному принципу. В работе проведена ранжировка неопределённостей целей, которая отражена в величинах этих коэффициентов. • .

В данном случав цель управления и обобщенный критерий, • названный в работе сужяарним критерием и обозначаемый далее везде через рх, совпадают. Таким образом, удовлетворение этому критерию.' одновременно означает достижение цели управления.

- Создание и испытания АСУ непосредственно на машинах без исследований на ЭВМ - задача просто непосильная и экономически не выгодная. Лишь испильдрвание "машинной . математики" (Н.Н.Моисеев) на базе моделей, имитирующих реальный процесс, стало возможным делать экспертные заключения о пригодности той или иной АСУ. 3 этом случае появилась возможность ' проводить м гоговариаятные расчеты, позволяющие использовать оптимальные стратегии.

Разработка АСУ для ЗТМ потребовало организацию ИС, т.к. только прогонка модели- по "полигону" с различными у ставкам, оптимизация этих параметров, оптимальный поиск границ переключения управляющего устройства, ь частности,• ГЧ для ЗТМ, издание фона среда, отвечающего • различным потр.бностям

исследователя» изменение геометрии РО, весовых характеристик ЗТМ с просмотром широкого пространства состояний машины и среды стало возможным только с применением ИС.

Во второй глава решались, вопросы методики проведения испытаний машин на базе имитационной системы с привлечением основных аналитических зависимостей, связанных с энергетическим процессом мапвша.

Глава третья посвящена исследованию операций в механике ЗТМ, связанных с определением сцопного веса матричными методами и поиску размеров рабочего оборудования бульдозера, соответствующего оптимальному сцепному весу.

Физическойаосновой исследований является допущение того, что принято поступательное равномерног движение машины по отношению к грунту. Тогда на основании первого принципа механики такая замкнутая системы сил будет уравновешенной и влияние активных сил будет распределяться только на реакции системы независимо от времени их действия. Такое состояние ЗТМ приходится на установившийся нагруженный режим работы при' движении с почти постоянной скоростью.

Уравновешенная'система сил описывается системой линейных уравнений равновесия системы твердых тел. На осцрве уравнений равновесия определяются основные зависимости между параметрами механической системы, получается аналитическое выражение сцепного веса в функции геометрических, силовых, управляющих и возмущающих параметров. В такой модели все физические связи сохранены, что позволяет надеяться на достаточную адекватность моделируемых процессов реальной маши::е.

Проводится исследование операций для серийного бульдозера, в частности, на базе трактора Т-130, проведены аналогичные исследования для альтернативных, колесных бульдозеров, а тлкже для автогрейдера, рыхлителей и скреперов по единой методике. В целях обобщения результатов исследований на другие гусеничные машины с жесткими ходовыми тележками и машины на пневмоходу в математических моделях приняты нормирующие множители:

а) все линейные размеры нормированы по половине длины опорной части гусениц;

б) все силовые параметры' нормированы по конструктивному весу машины, приходящемуся на движители при неподвижном трактоге и опущенном рабочем органе.

Касательная сила тяги по двигателю может быть реализована при условии обеспечения сцепления движителей с грунтом:

"к ~ ^сц^с!/мах ^-Лсц^сцнах' ^ ^

где <рсцмах ~ максимальное значение коэффициента сцепления с грунтом.

В данной главе целью исследований является опр-деление сцепного веса ЗТМ в нормированных величинах - коэффициента спетого веса \сц, а величина <рсциа. принимается равной единице. В работе рассматриваются равновесные процоссы, поэтому касательная сила тяги равна сопротивлению копания, что однозначно соответствует реализации возможности тягового усилия машиной.' Решение системы, уравнений, гмеыей порядок- от десяти и выше, ведется двумя путями: аналитическими и численными методами с помощью ЭВМ.

В качестве примера С уравнения 12) ниже приводится матричное, уравнение динамического равновесия для серийного бульдозера Т-130.

' В уравнениях (12) пераая матрица - квадратная матрица размерности А(Ю«Ю), это коэффициенты уравнений динамического равновесия при неизвестных; вторая - матрица -столбец искомых реакций связей, которая обозначается х^ (1^-1), третья- матрица -столбец весовых элементов, которая обозначается йс(10»1); четвертая - матрица - столбец кинематических параметров .гидропривода, обозначается вз(ю»1). В сокращенном виде матричное _ уравнение в нормированных величинах приведено в формуле (7).

Аналитическое решение касается вывода выражений для каждой , реакции и выражения сцепного веса ЗТМ. Число неизвестных в системе уравнений больше числа составленных независимых уравнений на единицу, но "лидняя" неизвестная может быть назначена, если это касается усилия в ГЦ, или подсчитана, например, вертикальная реакция на режущей кромке ножа из теории резания грунтов, что в итоге устраняет неопределенность и позволяет решить систему уравнений до конца.

Предлагается следующая методика эксперимелтов Но ЭВМ:

1. Задана-величина усилия ГЦ, определяются значения реакций связей и величина сцепного веса.

2. Задана величина вертикальной составляющей реакции на режущей кромке ножа, определяются значения реакций связей и величина сцепного веса, а также величина усилия ГЦ.

3- Реакция рессоры принимается равной нулю, опре ;еляются

-1 0 -1 0 0 0 0 0 0 с

0 1 0 1 0 О 0 0 0 0

О 0 -ь» ч 0 0 0 О 0 0

-1 0 0 О 1 0 0 0 0 -

0 -1 0 0 0 1 1 1 '1 0

О 0 0 0 К 0 2 ь 1

0 0 0 0 -1 0 0 0 , 0 0

О 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 -ч 0 0 0

i 0 0 О 0 0 0 0 0 0

О -з!па

у- 1 ч ООЭа

и * о*-1«

О О

О

о1 2: О + Ч к я О

н с О 1 8111а

«л 0 © -СОБа

НЛР

1 ^

(12)

значения всэх реакций связей, величина сцепного веса и усилие ГЦ.

4. Реакции на правой опорнсй части гусеницы Р.пр (в точке, ближайшей к рабочему оборудованию) для ЗАГЛУБЛЕНИЯ или левой для УГЛУБЛЕНИЯ илее принимаются раьными нулю, определяются все реакции, величина сцепного веса и максимальное значение усилия ГЦ.

5. Можно принять и другие планы, например, приравнять нулю горизонтальную составляющую реакции грунта на режущей кромке" ножа ( отсутствие нагрузки) и определить все рэакции, сцепной вес по п.п. 1...4. Подробно о задачах каждого плана сообщается в начале эксперимента при исследовании конкретной машины.

Получено аналитическое выражение нормированного сцепного веса ' в функции геометрических, силовых параметров и управляющего усилия ГЦ (при этом фк = Р°):

С,сц = <?*: - —-—, (13)

+

где нормированный сцепной вес; - удельное тяговое усилие;

1° - плечо,усилия ГЦ относительно упряжного шарнира; дл1шз толкающих брусьев; 11° - высота подвеса упряжного шарнира; т°- нормированное усилие ГЦ.

Знак минус в формуле (13) относится к процессу заглубления,' а плюс - к процессу выглубления.

На рис.2 приведены зависимости удельного сцепного веса <рк, величин .реакций связей Ку0 йпрг Нл от величины усилия ГЦ. Такой график представляет собой полную силовую картину линейного пространства состояний бульдозера, включающую процесс ЗАГЛУБ..ЕНИЯ и ВЫГЛУБЛЕНИЯ. При рассмотрении, силовой- картины серийного бульдозера за положительное значение усилия ГЦ принята величина этого усилияЕ развиваемого ГЦ при ЗАГЛУБЛЕНИИ. Величина усилия ГЦ при ЗАГЛУБЛЕНИИ должна быть ограничена значением т = 0,271 при равенстве нулю величины реакции [?лр. В этом случае удельное значение величины сцепного веса фк составит 0,725- Но кр'.ме этого необходимо обеспечить выглубление отвала под нагрузкой, при этом становится-ниже нуля при значении Тз, равном 0,4. Величина ну, .меньшая куля, должна быть не -менее -0,20, чтобы обеспечить нормальный процесс выглубления. Принимая значение величины реакции йу=-0,2, значение усилия составит -0,735. Это значение

.величины т. необходимо для выбора ГЦ по ВЫГЛУБЛЕНИЮ. Отсюда - ГЦ для бульдозера выбирается по двум критериям; при ЗАГЛУБЛЕНИИ эта ьеличина в бесштоковой полости должна быть не более 0,271, а в штоковой - не менее 0,735' 3 результате расчетов определилось физическое пространство существования всех сил и реакций связей, которое заключено между значениями реакций нпр и равными-нулю. Изменения общей силовой картины в пределах этого физического пространства является отражением энергетических процессов, проходящих при работе машины. Получены величины всех реакций связей системы тел, пригодных для дальнейшего использования в прочностных расчетах.

Широкое варьирование правыми частями матричных уравнений позволило наблюдать весь управляемый рабочий процесс ЗТМ.

Созданная программа для ЭВМ матричных расчетов в механике ЗТМ является базой систем автоматического проектирования (САПР).

графики зависшж пашшшз бульдозера от усилия п

( ВСЕ ВЕЛИЧИНЫ ПАРАМЕТРОВ УВЕЛИЧЕНЫ В 10 РАЗ)

■ •

'— -- ..-----

_— '_7 г.—

__—-

------- - $>Гр

-8-6-4-2 0 2 4 в 0 10

— • РЕАКЦИЯ ШГ -РЕАКЦИЯ В1. - - РЕАКЦИЯ ИР ----ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ

Рис.2. Графики нормированных параметров удельного тягового усилия 9к, вертикальной реакции на ноже • отвала лу, реакций левой Рл и правой н гусеницы

Глава четвертая полностью .посвещёна созданию динамической модели бульдозера, организации имитационной системы, программированию для ЭВМ.

К исследованию принята плоская модель бульдозера, включающая три массы: подрессоренную часть трактора, неподрессоренную ходовую систему и бульдозерный агрегат.

Динамические уравнения движения ЗТМ выглядят следующим образом: А, О

0 А* К К А„ . I I о .вёггУо

1 » II » 'о

-А. Ао

-к Л

"А Ав А,1 и А„ I Ч>, I <эш -аепсРз

та

В. столбце - матрице обобщенных сил последние принимают значение с учетом функции з^п. ■

Весь исследовательский путь, по которому прогоняется бульдозер ("полигон"), разбивается на три части. К изменяемым

"А. -к -к | и Хо II 1 О

К к А„. (( | # <4

к Ко А» 1 * Ч>1 и 1 = \

А«о к, 0 4>г 19 ч

А„ 0 А» ,

(14)

[араметрам внешней среды относятся удельное сопротивление резанию •рунта К, и коэффициент ' сцепления с грунтом фсц. Сюда также ¡ледует сГтнести коэффициент потерь в боковые валики, величина ;оторого принимается t зависимости от связности грунта. Объем гризмы волочен/я в модели подсчитывается на каждом шаге расчетов. Суммарная сила сопротивления копанию по теории ЗТМ :остоит из сопротивлений резанию, перемещения призмы волочения, юремещения грунта вверх по отгалу и др.:

ff = w + W„„ + ?IL + Wm

P np в rn тр

Далее применяется формула определения частоты врпщения зала двигателя по известным из модели переменным параметрам v и

( V 'К - 0,5-1 -J-n1 + ti К »а, *п + TI -К -а. -

'о Г П 1 ПР 'ОГП2 'огпэ

Vv* - 0,5-ш- (v*-v*) + 0,5.1пв-п^ = О, ' (15)

где все величины параметров оСозначены выше.

Мощность двигателя (Ет) определяется по формуле

я

N = ( at-n2 + a2-n + at)-10 ,

где at - эмпирические коэффициенты, подобранные из скоростной характеристики двигзтеля; i =1,2,3.

Крутящий момент двигателя выражается следующей формулой:

Vr* '

ы -- = ( Ь,.п* +■ b^n + Ъ„), (16)

°ТР

где ь. - эмпирические коэффициенты, подобранные из скоростной характеристики двигателя, i = I, 2, 3; 1ц.р - передаточное чигло; гк - радиус -ведущей звездочки.

Окружное усилие ( Н ) на ведущих звездочках

Рк = ( ь.-п» + Vn + bj.^-u^^- (17)

Разработанная математическая модель бульдозера пригодна для использования в программах для ЭВМ и является ословой имитационной системы ( ИС). Особенностями математической модели являются следующие'элементы.

В модели отражена динамическая характерисьжа двигателя внутреннего сгорания Д-160, полученная ь.динамическом режиме при бульдозировании грунта II категории по данным " ЛаОогшории полевых испи/паний" ЧФ НАТИ (ГОСЧИИ ПТ) при работе трактора на'

первой передаче.

Вывод математической модели с помощью уравнений Ивгранка II рода необходим для создания программного базиса имитационной системы. В модели дополнительно включены энергетические уравнения, связывающие в единый комплекс все процессы режима работы бульдозера, фактически отражающие обратные связи в данной системе, что важно при моделировании сложного объекта и приближения модели к физическому объекту. Кроме этого, включена обратная связь . по нагрузке при действии ГП, который описан в виде запаздывающего звена СУ„ т.к. такое воздействие силового управляющего привода существенно изменяет сцепные качества машины. В модели .учтено воздействие грунта на машину через упряжный шарнир, что также вызывает изменение сцепного веса ЗТМ. Модель представлена в виде матричных уравнений движения, что в совокупности позволяет использовать стандартные программы из библиотеки ЭВМ. В модели используется весь набор параметров,прямо или косвенно влияющих на режимы работы машины, в т.ч. известные из теории землеройно-транспортных машин параметры процессов резания и копания грунтов. Имитационная система (ИС) приближается к физическому эксперименту рабочих процессов, что для сложных процессов является наиболее доступным и дешевым путем изучения энергетических процессов и получения научного знания.

Предложены оригинальные алгоритмы управления, патентная чистота которых подтверждена в "Способе управления" и которые являются основанием для адаптивных систем управления. Эти алгоритмы можно, применять на действующих машинах, они весьма э«1фективны и доставляют оптимум рабочему процессу в соответствии с принятым критерием оптимизации.

Выведено обобщенное уравнение энергетических процессов в безразмерном пространстве состояний, которое используется для организации поиска эффективного управления для любой ЗТМ.

В пятой главе проведена имитгция энергетических процессов ЗТМ. Исследуются процессы на больших перемещениях и во временных параметрах, превышающих порядок времени переходных процессов в гидооприводе в несколько раз, поэтому принято, что движение ртдечьных элементов машины в относительном перемещении настолько мало, что ими можно прене Зречь.

Исследования проводились по следующей схеме: а) системы

управления т одному параметру управления для ЗТМ с механической (МТ) и гидромеханической (ОТ) трансмиссиями; б) СУ для ЗТМ с двумя параметрами управления МТ и ГМТ; в) СУ для -ЗТМ с тремя параметрами управления. Для кавдого метода управления проводилось сравнение моаду системами МТ и ГМТ, а затем обобщенное сравнение для выявления лучшеп. В исследованиях использовались результаты математического моделирования при одинаковых условиях, полученных в процессе оптм.г/.зации границ управления с измененными уставками, подсчетом суммарного коэффициента гх. Сравнение полученных результатов проводилось по этому коэффициенту, что при одинаковых нормированных коэффициентах с обеспечивало объективность оценки и дальнейшее принятие решения.

С целью определения границ переключения ГЦ начальная область изменения границ переключений разбита на шесть зон, в которых определяются оптимальные границы (величина такой зонн составляет около 2% от номинала).

Для систем управления по одному, двум и трем параметрам управления определение границ переключения при.максимуме принятого критерия заканчивается после определения верхней и нижней границ переключения ГЦ и далее исследуются условия устойчивости системы управления с измененными внешними параметрами окружающей среды и параметрам!, принадлежащими самой системе.

. Начальные уставки - номиналы параметров - определяются следующим образом. Из формулу (2), взяв производную по частоте вращения вала двигателя, получают, приравнивая нулю, номинальную

'частоту no= 1159 мш_1( по ГОСНШ ПТ. - 1189 мин"1). Получают

величину, теоретической скорости: чт= о,6473 м/с (0,6167). Эта скорость также является номинальной. Далее определяется величина номинальной силы тяги г Rx0 = 114 кН ( 113,9)..

Вместо нескольких критериев вводится эдан критерий еидэ

Р(х) = Е o..f.(x), . (18)

i =s

г,дэ ov - некоторые действительные числа, нормированные,

п

например, £ с = 1. Эти коэффициенты - результат экспертизы. ,В i —1

данной работе проведена ранжировка неопределённостей целей, которая отражена в величинах этих коэффициентов. Оценке подлежат

следующие параметры? средняя мощность за цикл исследований теоретический объем грунта, вырезаемый отвалом, удельный. факт о производительности (УФЯ), удельный расход топлива и общий расхо, энергии за исследуемый цикл. Соответственно выСраны нормировании коэффт&енты : о1 = 0,15! ->2 = 0,4; сэ = 0,475726; оч = 0,001056; о «= - 0,02467. Возможен выбор другой ранжировк коэффициентов параметров, но сравнение делалось для одног процесса, поэтому линейная свертка себя оправдывает и для другог варианта коэффициентов, сохраняя порядок выходных параметров.

В данном случае цель управления л обобщенный критерий назва;шый в работе суммарным критерием и обозначаемый далое везд через УХ, совпадают. Таким образом, удовлетворение этому критери одновременно означает достижение цели управления.

Используются следующие обозначения обобщенных параметров которые подсчитываются в математической модели (число циклов расчете составляет 14)г Упр - теоретический объем грунта вырезаемый отвалом» м9; р - полный энергетический потенциа производительности ( ПЭПП), кВт/кг; - удельный расход топлива г/кВт-ч;Е0 - общий расход энергии за весь цикл, кДх; Еу- удельны нормированный расход энергии, 100 кДж/м"; св- часовой расхо топлива, кг/ч; ?х - суммарный коэффициент.

В табл.5.1 приведены . изменения уставок номинальны параметров. Выбор границ осуществлен априори с учето энергетической диаграммы. Поиск проводился от начальных границ величине уставки равными'изменениями для каждого из физически параметров согласно табл.Б.2. Приведенные значения уставок начальных границ действительны для всех дальнейших исследований.

Таблица 5.1 Значения уставок параме:ров управления ЗТМ

N Обозначение Параметры

уставки скорость частота вращения сопротивление

\ V, м/с п, мин"1 копанию,И , И к

1 + 0,7373 1209 133557

2 0 0,6473 1159 114557

Э - • 0,5573 1059 90557

Таблица 5.2

Значения начальных границ параметров управлений

N Физическое назначение границы Параметр

скорость м/с частота вращения -1 мин сопротивление копанию, /оо

1 Верхняя +0,09 +50 +0,4 2 Нижняя -0,09 -50 -0,2

В табл.5.3. приведены сравнительные данные обобщенных параметров управления СУ с МТ и ГМТ, оптимальных в каждом из своих конструктивных Исполнениях при одном параметре управления - V.

Таблица 5.3

Сравнительные данные обобщенных параметров СУ с МТ и ГМТ при одном параметре управления

N пуп Величина уставки Е ср 7пр Р Ео РХ Тип СУ

1 + 0,98 7,77 4,6105 268,8 13,70 177 4,806? МТ

2 0 0,93 7,71 4.5Г38 273,0 13,72 177 4,7724 ГУТ

Далее исследования касаются установления границ переключений ГЦ для пары управляемых параметров из квеющихся трех путем . изменений уставок в полном факторном эксперименте по формуле 3*. Каждому сочетаклю пары управляемых параметров присваивается номер. , СУ N1 имеет параметры управления V и п- СУ N2 - V и я ; СУ N3 - п и и,. Каждый параметр управления имеет четыре границы

переключений ГЦ: две верхних и две щдаг'х ( соответственно празая и левая). Кроме этого каждая граница изменялась в процессе расчетов шесть раз от "внешней ( начальной ) границы до номинала уставки. В поиске оптимального управлгчия производилось 48 переборов - изменений границ. Проведен полней факторный эксперимент для СУ с МТ и ГМТ (Табл.5.4). Не удалось найти управления по одному из параметров - п или ^ (СУ N 5,.

Абсолютно лучшими показателями п^ всем обобщенным параметрам обладают системы управления с ГМТ'.

Таблица 5.4 Результаты исследования СУ с двумя управляемыми параметрами с МТ и ГМТ

N СУ Уставки еср V"np Р Ео еу FX

п R и

Механическая трансмиссия

1 О - 0,96 7,86 4,5236 273,0 13,44 171,0 4,8187

2 0 О 1 ,00 7,78 4,6412 267,5 14,00 180,0 4,8428

Э + - 1,00 7,54 4,6430 267,5 14,00 186,0 4,7458

Гидромеханическая трансмиссия

1 0 0 3 0,98 8,51 4,5772 272,0 13,72 1 61 ,0 5,1028

2 О О 1,00 7,96 4,6о05 266,8 14,00 175»,0 •4,9270

Э + О 0,98 9,36 4,7264 271,0 13,72 146,0 5,5132

Сравнительные результаты СУ с тремя управляемыми параметра; приведены в табл.5.5. Из таблицы видны преимущества СУ с ГМТ.

Таблица 5.5 Обобщенные параметры оптимальных СУ с тремя управляемыми параметрами ( МТ и ГМТ>

N СУ уставки 1

v п К Е ср V . Р ' 8. Ео Е у РХ

МТ 0 - - 0,98 8,26 4,5889 270,2 13,74 166,0 5,0112

ГМТ + - ■0 0,96 9,1? 4,5813 277,0 13,30 145,0 5,3792

Параметрами внешней среды, входящими в математическую моде/ являются следующие: коэффициенты сцепления с грунтом <j>CL удельного сопротивления грунта резанию к4. И/л2; угол наклон местности по отношению к горизонту р, pad; коэффициент трет грунта по грунту н^: коэффициент трения грунта по металлу

В исследованиях приняты следующие границы изменен! параметров ( см. табл.5.б).

Номинальные значения уровней параметров использовались предыдущих исследованиях. 1дельное сопрогявление лобовому резаш (коэффициент i>f) при номинале соответствует II категории грунт:

Таблица 5.6

Границы изменений параметров внешней среды

N п/п Уровень изменения Знак границы Параметры внешней среды

■Рсц К.кН/м2 Р. рад К

1 Верхний + 0,96 175 0,42 1 ,00 0,4267

2 Номинал 0 0,88 125 0,00 0,70 0,2967

3 Нижний - • 0,80 90 -0,42 0,40 0,1367

юответственно верхнее - Ш-й» а нижнее - 1-й категориями грунта.

В исследованиях при изменении параметров внешней среды ■частвовали СУ, оптимальные по принятому критерию, с одним, двуья : тремя управляемыми параметрами ЗТМ с МТ и № И1...6.

Выяснилось, что максимум величин рх и упр находится при юминальном значении ¡рсц, ■ за исключением СУ N2 ь у которой ¡аксимальные значения достигаются при верхнем уровне этого [араметра. На рис.3 приведен график режимных параметров СУ N2 с МТ гри изменении внешних условий в сравнении с оптимальной ( с юминальными параметрами). На первом участке "полигона" угол юдъема - 0,12 рад; на втором - 0,22 рад и на третьем - 0 рад.

Такие диаграммы всего энергетического процесса отражают все ¡зменения параметров и показывают еыходной показатель ( объем гризмы грунта' урр.«Ю) в сравнении. Наглядно показана эффективность шоритмов управления.

Под конструктивными параметрами понимаются параметры гидропривода. Величина запаздывания варьировалась на трех уровнях, {оминальное значение его доставляет оптимум этим величинам для зсех СУ с-МТ и ГМТ. Следующий важный параметр ЗТМ - угол резания 5. Его значение также варьировалось на трех уровнях. Номинальное значение этого угла: 0,96 ра3 (55°), при котором величины РХ 1 улр имеют максимальное значение. Три параметра, отражающие деловую скорость перемещения отвала: - угловая скорость зыглубления отвала; <р3 - угловая скорость заглубления, отвала; <рс -еловая скорость при самозаглублении во время транспортировки грунта. В данной работе предпринята попытка найти величгащ угловых скоростей с помощью оптимизационных методов.

В табл.5.7 приведены .области . существования величины усилия

1Я ПАРАМЕТРОВ БЩВЕРА Т-

УСЛОВИЯ: ОПТИМАЛЬНАЯ 1 И С1 2: ДВА ПОД'ЕЫА К РОВНЫЙ ^"ЧАСТО 1.2

1.0 0.6 0.3 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.$

* 5 - / ; > 'у \ / \ * ■

\ -4 - ¿5 г 1 у "ч \ * г. * - < £ V -Л 1. £ 5 £

•г т - ч ¡7

/ * I / Г

ч. -н

и I г А !■ 4 > / 1 1 \ 4» а

и.

91-2 3456769 101112131415181718и2021г22Эг4252б27т«3031Э2за3481

4-1 • к-1

и

Т1

- — Т I

— ты * I — п

Е1 ■ 1

- ТГК1М»

— ТРИ >1 I

Рис.3. Графики параметров бульдозера Т-1"0 (СУ N2) при изменении внешних условий! I- глубины 1сопе.шя Ь, л; 2 - скорости движения, машины V, л/о-, 3- коэффициента буксования в; 4 - нормированного усилия ГЦ 5 - нормированной величины энергии разрушения грунта б - объема грунта урй*10, л3

ГЦ» рассмотренные в главе 3. и ' принято временное запаздывание гэап' Величины угловых скоростей приняты из физических соображений, которые в достаточной мере отражают явление.

Таблица 5.7

Области существования конструктивных параметров

N п/п Уровень изменения Параметры

Т 0? выг ^эап 1 ■Рв 1 '''эаг .-------- ?с

1 Верхний 1,000 -0,85 0,15 0 02 -0,01 -0,005

2 Нижний 0,192 -0,20 0,00 0 08 -0,04 -0,030

3 Приращение ~0,1б1б 0,13 -0,03 0 012 « -0,006 -0,005

В табл.5.8 показаны номинальные значение рассматриваемых параметров, которые "же были использованы выше в расчетах.

Таблица 5.8

Номинальные значения конструктивныг. параметров

Параметры Т заг т _>ыг ^эап * <Рв 1 • <Р3аг

Величины 0,192 -0,65 0,025 0,070 -0,020 -0,015

Оптимизация конструктивных п?чаметров проводилась теми же методами, что применялись при поисках. оптимальныЛ СУ. Выводы по результатам этих испытаний: 'все СУ имеют улучшенные выходные характеристики, за исключением СУ n3 с МТ и ГМТ, у которых из-за нечувствительности к изменениям величины усилия ГЦ наблюдается снижение значений этих характеристик.

В табл.5.'9 приведены оптимальные значения конструктш. них параметров и величин РХ и Упр, а з табл. 5.1 о технические характеристики СУ с дальнейшей оптимизацией параметров управления.

• . Таблица 5.9

Оптимальные значения конструктивных параметров СУ с МТ и ГМТ

Тип СУ N СУ Т° эаг Т° оыг зап 1 ^Е-ЫГ '''заг 1 Рс V пр РХ

1 0,192 -0,85 0,025 '0,020 -0,034 -0,015 7,97 4,8704

2 0,192 -0,65 0,01.5 0,070 -0,034 -0,015 7,88 4,8932

МТ Э 0,353 -0,85 0,025 0,056 -0,022 -0,015 7,35 4,5330

4 0,192 -0,85 0,120 0,068 -0,040 -0,015 8,28 5,0560

6 0,515 -0,85 0,060 0,070 -0,034 -0.С15 8,17 4,98-)0

1 0,192 -0.85 0,000 0,020 -0,040 -0,0Ю 8,81 5,3450

2 0,192 -0,65 0,025 0,070 -0,034 -0,010 7,78 1 ,8790

ГМТ 3 0,676 -0,72 0,060 0,040 -0,028 -0,015 7,14 4,5410

4 0,192 -0,85 0,120 0,040 -0,023 -0,015 8,09 5,0530

6 0,192 -0,85 о.сзо 0,070 -0,028 -0,015 10,1 5,4890

Поиск оптимальных систем управления для ЗТ.\' завершился установлением границ переключения ГЦ и определением оптимальных конструктиЕ:шх параметров.

Следующий этап - оценка найденных оптимальных ЗУ по принятому

Таблица 5.* о Результаты оптимизации СУ с МТ и ГМТ при измененных конструктивных параметрах

Тип N Уставки

СУ СУ v п к X Лср V. Р е. ео еу рх

1 О - 0,95 7,97 4,5365 273,0' 13,30 168,0 4,8704

2 О О 1,01 7,88 4,6669 266,2 и,14 179,0 4,8932

МТ 3 + - 0,93 7,35 4,3601 282,4 13,02 177,0 4,5334

4 О 0,98 8,28 4,6619 267,5 13.72 166,0 5,0565

6 О - - 0,98 8,17 4,5981 264,3 13.72 168,0 4,9840

1 О О 1,02 8,81 4,8338 263,0 14,28 162,0 5.3453

2 О О 1,01 7.78 4,7211 261,9 1.4,14 183,0 4.8795

ГМТ 3 + О 0,99 7,14 4,5534 271,0 13.86 195,0 4,5410

4 О 1,00 8,09 4,7528 265.1 14,00 173,0 5,0530

6 + - О 0,98 10,10 4,7699 271 ,3 13.72 135,0 5,8489

критерию. Выбранный критерий оптимальности СУ - "суммарный коэффициент" РХ - отражает эффективность энергетического процесса ЗТМ. Единый, системный подход к алгоритмам и оценке процессов управления с помощью этого .критерия позволяет провести сравнение всех СУ на одной критериальной базе.

Лучшей суммой коэффициентов РХ обладаю"1 системы управления с .гидромеханической трансмиссией по сравнению с СУ с МТ. Среди лучших десяти СУ с МТ и ГМТ наибольший суммарный коэффициент имеет СУ N6 с ГМТ; на втором месте - СУ N2 с МТ; на третьем - 'СУ N2 с ГМТ; на четвертом - СУ N4 с МТ; на пятом - СУ N3 с ГМТ.

Таким образом, для лица, принимающего решение ( ЛПР), доставляется обширная информация о качественных и количественных характеристиках систем управления.

Значительный объем в строительстве занимают планировочные работы. Большую роль при этом играет точность выполнения работ для достижения отметки дна забоя. Полученные выше результаты оптимизации энергетических процессов представляет основу для поиска компромисса меаду полной загрузкой двигателя и копанием грунта под заданную отметку. •

С этой целью в ИС. было введено условие в виде параметра заданной глубины копания; Затем для лучших СУ проведены испытания с различными величинами заданной глубины копания. Анализу подвергались следующие параметры: суммарный критерий» скорость передвижения ЗТМ, удельный расход топлива и отклонение режущей кромки ножа отвала от заданной глубины копания.

'Следует рекомендовать установку глубины копания (внешними средствами) около В. ..10 см.» где достаточно низкая величина расхода топлива, меньшие отклонения от задетой глубины копания, но достаточно высокие суммарный критерий РХ и скорость передвижения.

Необходимо отметить, что при заданной глубине копания, равной в см, отклонение режущей кромки'ножа от заданной практически равно нулю, но другие важные ( особенно энергетические параметры) далеки от оптимума.

Таким образом» определились основные уставки глубины копания для оптимальных СУ как- результат компромисса между полней загрузкой двигателя и необходимой точностью выполнения планировочных работ. Для лица, принимающего решение (ЛПР), предоставлена достаточная по объему информация.

Решение этой задачи позволит производить послойную разработку грунта с достаточной точностью.. Информация о положении ЗТМ на профиле забоя должна быть получена от внешних источников, использующих оптические или механические принципы передачи информации. Все это в совокупности решает задачу достижения высокой точности при профилировании дорожного полотна.

Очевидно, что только геометрический принцип регулирования профилировочных работ без оптимизации энергетического режима двигательной установки не позволит производить технологические движения с зысокой точностью, так как перегрузка двигателя заставит выглублять отвал.

С другой стороны, использование принципа энергетической оптимизации, как это было ' сделано выше. не доставляет обрабатываемому грунту, необходимой точности отметки..

3 7

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ■

Ло результатам исследоьаний можно сделать следующие выводы:

выдвинута концепция о возможности использования энергетических представлений рабочих процессов ЗТМ, приближенных к реальным управляемым процессам, которая нашла свое подтверждение ь дальнейших исследованиях и расчетах;

- продолжено развитие физических представлений о сцепном весе ЗТМ, заключающееся в разрабо""« аналитического выражения изменения сцепного веса :.ашшы, в создании математического аппарата и в исследовании матричными методами для целей улучшения характеристик гидропривода и управления машинами; в результате расчетов определилось физич«ское пространство существования всех сил и реакций связей, которое йаключено между значениями реакций илр и

равными нулю,

- установлено, что при изменении конструктивных параметров необходимо при заглублении применять ГЦ с. меньшим усилием, а это должно.повлечь за собой изменение конструкции гидропривода (ГП), что отразило возможности проектирования, исследования СУ с помощью програлшсз: средств ЭВМ;

- разработана математическая модель бульдозера, являющаяся основой имитационной системы( ИС), в которой отражена динамическая характеристика двигателя внутреннего сгорания Д-160, полученная в динамическом режиме при б^льдозировании грунта II категории по данным " Лаборатории полевых испытаний" ГОСНИЙ ПТ при работе трактора на первой передаче; это позволило получить достоверные величины энергии двигателя при использовании еб в модели;

-выведет дифференциальные уравнения движения машины с помсщью уравнений Лагранжа II рода; в модели -дополнительно включены энергетические уравнения, о-.рэжающие обратные связи в данной системе включена обратная связь по управлению при действии П, который описан в виде запаздывающего звена СУ; такое воздействие ГЦ существенно изменяет сцепные качества машины;- в модели учтено воздействие грунта на машину через упряжный шарнир; это позволяет в совокупности с матричными уравнениями движения использовать стандартные программы из библиотеки ЭВМ;

- использован набор парэметрог, описанных в теории землеройно-транспортных машин в троц ссе копания грунтов;

имитационная система энергетичеjkhx процессов ЗТМ в совикупности с программой для ЭВМ, процедура поиска в которой представляят самостоятельный интерес как автоматизация научных исследований, позволяет проводить широкие исследования;

- разработаны алгоритмы управления, патентная чистота которых доказана в "Способе управления"; предложенные алгоритмы и устройства управления являются основанием для аОаптивних систем управления;

-обобщено уравнение энергетических процессов для организации поиска эффективного управления для любой ЗТМ, определения границ переключения ГЦ в процессе управления, изучения влияния величин . многих параметров на адаптации и оптимизацию процессов в безразмерном пространстве состояний;

- предложен критерий принятия решения о лучшей СУ - суммарно коэффициент FX, который является аддитивным коэффициентом, отражает противоречивые свойства желаемых показателей и" обеспечивает действительно объективную оценку энергетическим процессам, являясь одновременно выраженном системного nodarjöa к проблеме принятия решения;

- проведаны испытания СУ с МТ и ГМТ с одним параметром управления ( действительной скоростью V); исследования по другим одиночным параметрам ( частоте, вращения вала двигателя п или усилия копания R_) не привели к Приемлемому управлению; простота и хорошая эффективность с^нопараметрического управления ' энергетическим процессом доказана в исследованиях на ИС;

- выполнен полный факторный эксперимент для СУ с двумя параметрами управления, которые состав :яют пары согласно матрице источников информации: v - п; v - R ; п - ч , с измененными уставками; показаны энергетические процессы в диаграммах ь зависимости от времени и перемещения машины, что важно для наблюдения за упр шляемым процессом, решая тем самым одну из важнейших проблем в теории управления - п; облежу наблюдаемости процессов;

- выполнен сравнительный анализ выходных параметров СУ с МТ и 1Ш'; отмечается, что СУ с ГМТ ими ют более высокий коэффициент FX, выше по производительности и ник« по удельному расходу топлива; налример, СУ N3 с ГМТ с параметрами " п и R-" с уставками " + 0" значительна выше по уровню принятого критерии рх, ч-v

другие СУ; для полноты картины все процессы оптимальных СУ иллюс-лрирушся диаграммами включений ГЦ в процессе;

- проведены испытания СУ с тремя параметрами упраьлен.ы; выяснено, что СУ с МТ и ГМТ качественно выше по критерию р:; и другим важным параметрам - теоретической производи.ельности по грунту, удельному расходу топлива, расходу энергии за цикл и другим; лучшей же СУ. следует признать СУ N6 с ГМТ с уставками " ч - 0м, которые показывают следующее: скорость необходимо устанавливать по верхней границе управления , частоту вращения вала двигателя п -по нижней, а сопротивление копанию принимать по номинальному значению; величина критерия для этой СУ составляет РХ » 6,3792;

- приведена' "Сводная таблица оптимальных параметров СУ с МТ и ГМТ", которая позволяет оценить выбираемую СУ по сравнению с другими при наличии той или иной первичной информации ( датчиков), что важно при проектировании системы управления;

- проделан полный факторный эксперимент с СУ при воздействии внешних условий для оценки приспособляемости оптимальных СУ к изменениям параметров среда; выяснилось, что оптимальные системы управления оостпточно хорошо айатируктся к таким изменениям;

- решена проблема устойчивости АСУ; под устойчивым процессом понимается энергетический процесс, при управлении которым происходит, в основном, изменение' положения ножа РО по отношению к грунту за счет выглубления последнего, что обеспечивает высокие энергетические и функциональные показатели работы машины;

- выполнены исследования энергетических квазиоптимальных процессов сразу под заданную отметку при сохранении сравнительно высоких энергетических и критериальных соотношений; это важно для планировочных работ; установлено, что удерживая процесс планировки на отметке 0,08...0,1 м ( при задании от внешнего источника информации) можно добиться хороших энергетических показателей, одновременно выполняя планиров«у в меньших пределах отклонений и за меньшее число проходов, установленных СНиП;

-показана достоверность ИС в сравнении с реальными рабочими процессами, измеряемыми при испытаниях ЗШ в .ГОСНИИ ПТ; по ■основным показателям ( тяговой мощности, скорости движения машины, реализуемым усилиям копания ) расхождения составляют не более 5%, при этом общая погрешность решения ИС не превосходит 6

ПУБЛИКАЦИИ ПО.ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Княкев Ю.М. Алгоритмы управления энергетическим процессом землеройно-транспортных машин.- М.: 198Т.-57 с.-Деп. в ВИНИТИ 29.04.87, N58-cä87.

2. Княжев Ю.М. Основа оптимального управления энергетическими процессами землеройно-транспортных машин,- M.s 1990.-239 с.-Деп. в ВИНИТИ 23.04.90, Л26-СД90.

3. Княжев Ю.М. Основы оптимального управления энергетическими процессами землеройно-транспортных машин// Материалы научно-технической конференции;, посвященной 60-летию Воронежского инженерно-атроительного института: Тез.докл.- Воронеж, 1991.-С. 101-102.

4. Княжев Ю.М. Рекомендации по использованию научных разработок

- Омск, СибАДИ, 1991.- 67 с.

5. Княжев Ю.М. Аналитические, матричные и численные методы рас-

четов в механике землеройно-транспортных машин с оптимизацией сцепного веса.- М.: 1992.- 270 е.- Деп. в Машмир, N44-cfl92.

6. Княжев Ю.М. Повышение эффективности энергетических процессов

землеройно-транспортных машин// Строительство.-1992.-N5-6.-С.144-147.

7. Княжев Ю.М. Матричные мето/и решения задач в механике

землеройно-транспортных машин: Учебное пособие. - Омск, 1992.-132 с.

8. Княкев Ю.М. Матричные методы решения задач в механике

землеройно-транспортных машин с оптимизацией сцепного вес:,. // Повышение эффективности землеройных машин: Тез. докл. респ. конференции . 21-24 сентября 1992 г.-Воронеж, 1992.-С.34-35. '

9. Патент РФ. N 2004711 МКИ* 5 Е02 Р 9/20. Способ управления

рабочим процессом землеройно-трансгортной машины /Ю.М.Княжев (Россия).-Заявл.24.10.90. Опубл.15.12.93. Бюл. N .'15-46. ю. Княжев Ю.М. Оптимальное управление энергетическими процессами землеройно-транспортных машин: Учебное пособие.- Омск: рукопись, 1993.- 164 с . 11. Княжев Ю.М. Совершенствование и оптимизация систем управлений землеройных машин: тема §53 ТК-2-92; //Сборник аннотаций основных научно-исследовательских работ,

'законченных в 1992 году.- Омск, СибАДИ, 1993.- С.13-14.

12. Княжев Ю.М. Имитационная система управления энергетическими процессами - подсистема САПР ЗТМ // Строительные и дорожнье

машины.-I993.-N6.-С.32-34.

13. Княжев Ю.М. Алгоритмы действий адаптивной оптимальной системы

управления энергетическим процессом ЗТМ // Строительств^.

1993.-N10. -С. 115 -123.

14. Княжев Ю.М. Исследование автоматизированной системы управления бульдозером// Строительство.-1994.-N1.-С.96-100.

15. Княжев Ю.М. Квазиоптимальные энергетические режимы землеройно-транспортных машин при планировочных работах //Механизация строительства.-1994.-N3.-0.22-24.

.16. Княжев Ю.М.Устройство автоматизированной системы управления

зрмлеройно-транспортной машины с двумя информационными« источниками/ Омск: Омский центр научно-технической . информации. Информационный ■ листок N 127-94, сер. Р 65.53.29.- 1994.-4 с.

17. Княжев Ю.М. Обобщенное уравнение движения энергии // Машины и'процессы в строительстве.-Сб. научн. трудов СибАДИ. -

1994.-С.3-6.

18. Княжев Ю.М. Основы адаптивного оптимального управления ЗТМ

// Автомобильные дороги Сибири: Тез. докл. Всеросийской мекдулародной научно-технической конференции 16-20 лая 1994 Г. - Омск, 1994.- С. 113.

19. Княжев Ю.М. Оптимизация конструктивных параметров бульдозера

на базе имитационной системы // Строительство.-!995.-N1.-С.97-101.

20. Княжев Ю.М. Определение сцепного веса бульдозера // Строительные и дорожные машины.-1995.-N5.-С.25-30.