Имитационное моделирование системы автоматического управления блокировками дифференциалов грузовых автомобилей
Автор: Анчуков Владислав Валерьевич, Алюков Александр Сергеевич
Рубрика: Численные методы моделирования
Статья в выпуске: 3 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
Метод введения жесткой кинематической связи в трансмиссии является одним из современных перспективных научно-технических направлений повышения энергоэффективности, проходимости и топливной экономичности транспортных средств. Жесткая кинематическая связь обеспечивается блокировкой соответствующего дифференциала. Жесткая кинематическая связь в трансмиссии вводится в случаях движения в сложных дорожных условиях со значительными силами внешних сопротивлений и неоднородной в сцепном отношении опорной поверхностью. Подобные механизмы распределения мощности в трансмиссии, а также системы их автоматического управления получили широкое распространение в конструкциях легковых автомобилей. Появление систем автоматического управления блокировками дифференциалов грузовых автомобилей является дальнейшей перспективой развития автомобильной промышленности. Одним из основных недостатков данного метода является затрудненное введение жесткой кинематической связи в процессе движения автомобиля. Наиболее эффективным решением данной задачи является построение системы управления, интегрированной со штатными антиблокировочной и противобуксовочной системами. В статье представлен алгоритм системы автоматического управления блокировками дифференциалов грузового автомобиля с колесной формулой 6×6. Для полностью дифференциальной трансмиссии разработан закон управления двумя межосевыми и тремя межколесными блокировками дифференциалов. Процесс управления реализуется путем многокритериального анализа текущего режима эксплуатации транспортного средства. Алгоритм управления апробирован средствами имитационного математического моделирования с использованием модели пространственного движения трехосного полноприводного автомобиля с детализированной трансмиссией. Приводится архитектура разработанной системы для дорожных испытаний и отладки алгоритма. Полученные результаты свидетельствуют об адекватности и эффективности разработанного алгоритма управления с возможностью дальнейшего оснащения предлагаемой системой управления автоматических блокировок дифференциалов серийно выпускаемых автомобилей.
Система управления, трансмиссия, блокировка дифференциалов, грузовые автомобили
Короткий адрес: https://sciup.org/147231724
IDR: 147231724 | УДК: 62.5 | DOI: 10.14529/engin180308
Simulation of automatic control system of differentials locking of heavy trucks
The method of introducing a rigid kinematic connection in transmission is one of the modern promising scientific and technical directions for increasing energy efficiency, passability and fuel efficiency of vehicles. A rigid kinematic connection is provided by locking the corresponding differential. Rigid kinematic connection in the transmission is introduced in cases of moving in difficult road conditions with significant forces of external resistances and a non-homogeneous support surface. Similar power distribution mechanisms in the transmission, as well as their automatic control systems, are widely used in passenger car designs. The emergence of automatic control systems for locks of differentials of trucks is a further prospect for the development of the automotive industry. One of the main disadvantages of this method is the difficult introduction of a rigid kinematic connection during the movement of the vehicle. The most effective solution to this problem is to build a control system integrated with standard anti-lock and traction control systems. The article presents an algorithm for the automatic control system for locking the differentials of a truck with a 6×6 wheel arrangement. For a fully differential transmission, a control law for two interaxle and three inter-wheel locks of differentials has been developed. The control process is realized by a multicriteria analysis of the current mode of operation of the vehicle. The control algorithm is approved by means of simulation simulation using the model of the three-axis three-wheel drive vehicle with a detailed transmission. The architecture of the developed system for road tests and debugging of the algorithm is given. The obtained results testify to the adequacy and efficiency of the developed control algorithm with the possibility of further equipping the automatic locking system for the differentials of commercially produced vehicles with the proposed control system.
Список литературы Имитационное моделирование системы автоматического управления блокировками дифференциалов грузовых автомобилей
- Dubrovskiy A., Aliukov S., Rozhdestvenskiy Y., Dubrovskaya O., Dubrovskiy S. An Adaptive Suspension of Vehicles with New Principle of Action // SAE Technical Paper 2014-01-2310, 2014. DOI: 10.4271/2014-01-2310
- Yu, Z., Deng, Y., Xiong, L., Study of Stability Control for Electric Vehicles with Active Control Differential // SAE Technical Paper 2013-01-0715, 2013. DOI: 10.4271/2013-01-0715
- Cheli F., Pedrinelli M., Fortina A., Martella P. Vehicle Dynamics Control System Actuating an Active Differential // ASME 8th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, 2006, vol. 2, pp. 251-260.
- Erjawetz, K., Pecnik, H., Double Differential Unit with Torque Sensing Locking Device // SAE Technical Paper 2005-26-067, 2005. DOI: 10.4271/2005-26-067
- Alyukov S.V. Relay-type Free-wheel Mechanism // Russian Engineering Research, 2014, vol. 34, no. 9, pp. 549-553.
- Aliukov S., Alyukov A. Analysis of Methods for Solution of Differential Equations of Motion of Inertial Continuously Variable Transmissions // SAE Technical Paper 2017-01-1105, 2017.
- DOI: 10.4271/2017-01-1105
- Dubrovskiy A., Aliukov S., Keller A., Dubrovskiy S. et al. Adaptive Suspension of Vehicles with Wide Range of Control // SAE Technical Paper 2016-01-8032, 2016.
- DOI: 10.4271/2016-01-8032
- Cheli F., Pedrinelli M., Campo S., Fortina A. et al. Vehicle Dynamics Control System Actuating an Active Differential // SAE Technical Paper 2007-01-0928, 2007.
- DOI: 10.4271/2007-01-0928
- Annicchiarico C., Capitani R. Torque Vectoring of a Formula SAE through Semi Active Differential Control // SAE Technical Paper 2014-32-0088, 2014.
- DOI: 10.4271/2014-32-0088
- Villani E., Simulation and Control of Active Differential for Improving Vehicle Handling and Lateral Performance // SAE Technical Paper 2007-24-0140, 2007.
- DOI: 10.4271/2007-24-0140
- Zhou Z., Miaohua H., Yachao Z., Cheng F. Vehicle Stability Control through Optimized Coordination of Active Rear Steering and Differential Driving/Braking // SAE Int. J. Passeng. Cars - Mech. Syst., 2018, vol. 11, iss. 3, рр. 239-248.
- DOI: 10.4271/06-11-03-0020
- Aghezzaf E.H., Wolsey L.A. Modelling Piecewise Linear Concave Costs in a Tree Partitioning Problem // Discrete Applied Mathematics, 1994, vol. 50, no. 2, pp. 101-109.
- Hickernell F.J., Sloan I.H., Wasilkowski G.W. A Piecewise Constant Algorithm for Weighted L1 Approximation over Bounded and Unbounded Regions in Rs // SIAM Journal on Numerical Analysis, 2005, no. 43, pp. 1003-1020.
- Keller A., Murog I., Aliukov S. Comparative Analysis of Methods of Power Distribution in Mechanical Transmissions and Evaluation of their Effectiveness // SAE Technical Paper 2015-01-1097, 2015.
- DOI: 10.4271/2015-01-1097
- Keller A. and Aliukov S. Rational Criteria for Power Distribution in All-wheel-drive Trucks // SAE Technical Paper 2015-01-2786, 2015.
- DOI: 10.4271/2015-01-2786
- Croxton K.L., Gendron B., Magnanti T.L. Variable Disaggregation in Network Flow Problems with Piecewise Linear Costs // Operations Research, 2007, vol. 55, no. 1, pp. 146-157.
- Giordani G., Fratta C. Light Commercial Vehicle with Locking Differential // SAE Technical Paper 2013-36-0467, 2013.
- DOI: 10.4271/2013-36-0467
- Galvagno E., Morgando A., Sorniotti A., Vigliani A. Differentials Modeling for Four Wheels Drive // SAE Technical Paper 2006-01-0581, 2006.
- DOI: 10.4271/2006-01-0581
- Vantsevich V. Actuating Vehicle Systems and Unified Limited Slip Differentials // SAE Technical Paper 972751, 1997.
- DOI: 10.4271/972751
- Holzwarth R., May K. Analysis of Traction Control Systems Augmented by Limited Slip Differentials // SAE Technical Paper 940831, 1994.
- DOI: 10.4271/940831
