Разработка стенда для полунатурного моделирования системы управления движением гусеничной машины с гидростатической трансмиссией

Автор: Кондаков Сергей Владимирович, Павловская Ольга Олеговна, Ишбулатов Артем Рашитович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Статья в выпуске: 1 т.20, 2020 года.

Бесплатный доступ

В статье изложены результаты разработки стенда для полунатурного моделирования системы управления движением гусеничной машины с гидростатической трансмиссией, предназначенного как для обучения программированию логических контроллеров, так и для тестирования алгоритмов управления на стадии их разработки. Выполнен анализ известных на рынке технических решений с выявлением у них основных недостатков. В рамках концепции полунатурного моделирования составлена и реализована структура. Представлена математическая модель системы управления движением гусеничной машины с гидростатической трансмиссией, выполненная на базе промышленного гусеничного трактора класса тяги 15т производства ОАО «Завод дорожно-строительной техники «Урал» и адаптированная под потребности стенда. Сформирован комплекс алгоритмов управления, включающий в себя алгоритм управления движением гусеничной машины, алгоритм включения тормоза забегающего борта при угрозе возникновения заноса и алгоритм включения тормоза отстающего борта при перегрузке гидрообъемного механизма по давлению. Для организации ввода исходных данных, а также наблюдений за результатами моделирования в программном пакете Altair Embed разработана система визуализации, включающая в себя мнемосхему панели оператора с демонстрацией изменения основных параметров движения гусеничной машины (скорости центра тяжести; траектории движения центра тяжести; параметров регулирования подачи насосов; кривизны траектории (заданной и текущей); скорости вращения гусениц на левом и правом бортах; коэффициента сопротивления грунта под каждой гусеницей), панель настройки алгоритмов управления движением гусеничной машины, панель настройки параметров грунта и панель выбора траектории движения гусеничной машины.

Еще

Полунатурное моделирование, алгоритм управления движением, гусеничная машина, программируемый логический контроллер, стенд, система визуализации

Короткий адрес: https://sciup.org/147233472

IDR: 147233472 | DOI: 10.14529/engin200101

Список литературы Разработка стенда для полунатурного моделирования системы управления движением гусеничной машины с гидростатической трансмиссией

Математическое моделирование в технике: учеб. для вузов/ под ред. В.С. Зарубина, А.П. Крищенко. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 496 с.
Иванкин, И.Д. Микроконтроллерный стенд для управления мехатронными объектами/ И.Д. Иванкин, Д.А. Теличенко// Вестник АмГУ. Серия «Естественные и экономические науки». – Благовещенск: АмГУ. – 2015. – Вып. 71. – С. 103–111.
Барышников, Н.В. Использование полунатурных методов моделирования при проектировании сложных лазерных оптико-электронных систем/ Н.В. Барышников// Наука и образование: электронное научно-техническое издание. – 2011. – Вып. 2. – C. 1–28. – http://technomag.edu.ru/doc/166411.html
Нестеров, А.С. Техническое описание лабораторного комплекса «Система автоматического управления ОВЕН» (САУ-ОВЕН-НН) / А.С. Нестеров. – Челябинск: Учтех-Профи, 2017. – 18 с.
Проектирование и внедрение лабораторного обучающего комплекса по направлению «Автоматизация технологических процессов и производств» / А.Г. Лютов, С.Г. Гончарова,
В.Г. Крючков, И.Ф. Месягутов// Автоматизированные технологии производства: междунар. науч.-технич. журнал. – 2016. – №3 (13). – С. 24–31.
Плешивых, А.С. Стенд для испытания электронной части систем автоматического управления газотурбинного двигателя/ А.С. Плешивых, А.А. Заборских, А.И. Фатыков// Вестник ПНИПУ. Серия «Электротехника, информационные технологии, системы управления». – 2017. – Вып. 2. – №22. – С. 90–102.
Рыбалев, А.Н. Компьютерное моделирование нетиповых законов регулирования для про-граммируемых логических контроллеров/ А.Н. Рыбалев// Информатика и системы управления. – Благовещенск: Изд-во АмГУ. – 2016. – Вып. 4 (50). – С. 33–43.
Ali Volkan Akkaya. Effect of bulk modulus on performance of a hydrostatic transmission control system / Ali Volkan Akkaya // Yildiz Technical University, Turkey. Sadhana. – 2006. – Vol. 31, part 5. – P. 543–556.
Renius, K.Th. Continuously Variable Tractor Transmissions / K.Th. Renius, R. Resch // ASAE Distinguished Lecture. – 2005. – No. 29. – P. 1–37.
Rydberg, Karl-Erik. Hydrostatic Drives in Heavy Mobil Machinery – New Concept and Development Trends / K-E. Rydberg // SAE Technical.– 1998. – P. 981–989. – https://doi.org/10.4271/981989.
Installation and test of hydrostatic drive transmission in a government furnished M-113 vehicles. David Taylor Research Center. Monitoring organization report number DTRC-SSID-CR-6-89. –http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a204960.pdf (дата обращения: 23.09.2019).
Lilov, I. Mathematical Modeling of Processes in the System Environment-Driver-Caterpillar Vehicle for Motion on Rout with Changeable Structure / I. Lilov, L. Lalev. – http://www.actrus.ro/reviste/3_2006_eng/a15.pdf (дата обращения: 28.09.2019).
The Automotive Transmission Book / R. Fischer, F. Küçükay, G. Jürgens et al. – Springer International Publishing Switzerland, 2015. – 355 р. DOI 10.1007/978-3-319-05263-2
Singer, N.C. Preshaping Command Inputs to Reduce System Vibration / N.C. Singer, W.P. Seering // J. of Dynamic Systems, Measurement, and Control. – 1990. – Vol. 112. – Iss. 1. – P. 76–82. DOI: 10.1115/1.2894142
Sorensen, K.L. A controller enabling precise positioning and sway reduction in bridge and gantry cranes / K.L. Sorensen, W.E. Singhose, S. Dickerson // Control Engineering Practice. – 2007. – Vol. 15. – P. 825–837. DOI: 10.1016/j.conengprac.2006.03.005
Jones, S.D. An Approach to Control Input Shaping With Application to Coordinate Measuring Machines / S.D. Jones, A.G. Ulsoy // J. of Dynamic Systems, Measurement, and Control. – 1999. – Vol. 121, Iss. 2. – P. 242–247. DOI: 10.1115/1.2802461
Derzhanskii, V. Stabilization of linear motion of the tracked vehicle / V. Derzhanskii, I. Taratorkin // SAE Technical Papers. – 2013. – Vol. 9. DOI: 10.4271/2013-01-2363
Kondakov, S.V. Efficiency of an Inertial Pulsed Torque Converter in a Vehicle Transmission / S.V. Kondakov // Russian Engineering Research. – 2017. – Vol. 37, iss. 11. – P. 929–935.
Kondakov, S.V. Turn Behavior of Energy-Efficient High-Speed Tracked Vehicle with a Smart Electrical Transmission / S.V. Kondakov, O.O. Pavlovskaya, N.K. Goryaev // Russian Engineering Research – 2015. – Vol. 35, no. 2. – P. 97–101.

Еще

Статья научная