Разработка системы управления параметрами гидравлической системы транспортного средства с комбинированным шасси на воздушной подушке

Введение (постановка задачи и актуальность). Решение проблемы развития малонаселённых и труднодоступных регионов Российской Федерации, в том числе Арктической зоны, связано с развитием транспортного сообщения. Для таких регионов использование транспортных средств с комбинированным шасси на воздушной подушке, позволяющих кардинально повысить их проходимость, является оправданным.

 Цель исследования. Управление шасси на воздушной подушке в ручном режиме является затруднительным. Для создания системы автоматического управления предлагается использовать гидравлическую систему с электронным управлением. Целью исследования является разработка системы регулирования характеристиками гидравлической системы для оптимального управления транспортным средством.

Методология и методы. Стратегия управления характеристиками гидравлической системы состоит в одновременном изучении транспортного средства и управления им и имеет двухуровневую структуру. Первый уровень структуры включает алгоритм, который настраивает параметры регуляторов при известных свойствах опорной поверхности. Второй уровень структуры включает адаптивный алгоритм, настраивающий параметры гидравлической системы при неизвестных свойствах опорной поверхности, по которой движется транспортное средство.

Результаты и научная новизна. Разработанная гидравлическая система привода вентиляторов воздушной подушки и привода гусеничного движителя позволяет увеличить высоту преодолеваемых неровностей при сохранении значений вертикальных перегрузок транспортного средства, а также уменьшить потребляемую мощность на 10–20% при преодолении типового ряда неровностей.

Практическая значимость. Полученные результаты создали теоретический и практический задел для нового поколения транспортных средств специального назначения, в частности с шасси на воздушной подушке, которые позволят формировать эффективную динамику воздействий с внешней средой при существовании большого количества недостаточно определённых параметров.

1. Lloyd N. The air cushion transporter-solution to many arctic transportation problems. 1682 - MS OTC Conference Paper, 1972.

2. Dickins D., Cox M., Thorleifson J. 2008 Arctic patrol hovercraft: An initial feasibility study. Proceedings of Ice Tech 2008 (Banff, Canada, July 20-23).

3. Eggington W., George D. Application of air cushion technology to offshore drilling operations in the arctic. 1165-MS OTC Conference Paper, 1970.

4. Yun L., Bliault A. Theory and Design of Air Cushion Craft, 2000.

5. Pavăl M., Popescu A. Hovercrafts - An Overview. Part I: Basic Concepts of Advanced Marine Vehicles. Fundamental Elements, Short History, Patents Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi 64, 2008. - P. 39-50.

6. Okafor B. Development of a Hovercraft Prototype // International Journal of Engineering and Technology. - 2003. - No. 3. - P. 276-281.

7. Kal’yasov P.S., Fevralskikh A.V., Shabarov V.V. Mathematical modeling of the amphibian vessel aero-hydrodynamics on an air cushion // Problems of Strength and Plasticity. - 2014. - No. 76 (3). - P. 263-268.

8. Lizhu Y., Jie Y. Design of control system for hovercraft based on PLC // Mechanical engineering and automation. - 2013. - No. 04. - P. 152-154.

9. Fu M., Gao S., Wang C. Safety-Guaranteed Course Control of Air Cushion Vehicle with Dynamic Safe Space Constraint // Journal of Control Science and Engineering, 2018.

10. Cole R. Numerical Modeling of Air Cushion Vehicle Flexible Seals. - Virginia Tech, 2018.

11. Брусов В.А. Разработка оптимальной структуры привода для системы управления продольными колебаниями транспортного средства на воздушной подушке: дисс. ... канд. техн. наук. - М., 2010. - 260 с.: ил.

12. Hossain A., Rahman A., Mohiuddin A. Cushion pressure control system for an intelligent air-cushion trackvehicle // Journal of mechanical science and technology. - 2011. - No. 25 (4). - P. 1035-1041.

13. Hossain A., Rahman A., Mohiuddin A. Fuzzy evaluation for an intelligent air-cushion tracked vehicle performance investigation // Journal of Terramechanics. - 2012. - No. 49 (2). - P. 73-80.

14. Xie D., Ma C., Luo Z. Experimental and Simulation Study on Air Cushion Characteristics of Half Tracked Air Cushion Vehicle // Journal of Mechanical Engineering. - 2012. - No. 48 (04). - P. 120-128.

15. Рачков М.Ю. Оптимальное управление в технических системах. - М.: Юрайт, 2018. - 120 с.

16. Фрадков А.Л. Адаптивное управление в сложных системах. - М.: Наука, 1990. - 292 с.

17. Fradkov A.L., Stotsky A.A. Speed gradient adaptive algorithms for mechanical system // International journal of adaptive control and signal processing. - 1992. - Vol. 6. - P. 211-220.

18. Boccaletti S., Latora V., Moreno Y., Chavez M. and Hwang D.-U. Complex Networks: Structure and Dynamics // Physics Reports. - 2006. - Vol. 424. - No. 4-5. - P. 175- 308. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2005.10.009.

19. Крееренко О.Д. Метод совмещённого синтеза законов управления движением летательных аппаратов по взлётно-посадочной полосе в режиме посадки: автореф. дисс. … канд. техн. наук. - Таганрог, 2012. - 25 с.

20. Pederson M.W., Hansen L.K. Recurrent networks: second order properties and pruning // Neural Information Processing Systems: Proc. of the 7-th Conference. - 1995. - Vol. 611. - P. 18-31.