Оценка эффективности технических решений активного автопоезда с помощью физического моделирования

Введение (постановка задачи и актуальность). В статье описана физическая модель автопоезда с активным приводом колёс полуприцепа. Приводятся результаты исследовательских испытаний физической модели, с помощью которых оценивается адекватность математических моделей динамики автопоезда в составе седельного тягача и полуприцепа с активным приводом колёс.

Цель исследования – оценка эффективности технических решений, направленных на повышение проходимости и манёвренности транспортного средства.

Методология и методы. При проведении исследований использованы метод анализа результатов испытаний действующего масштабного макета активного автопоезда, метод сравнительного анализа результатов математического и физического моделирования. Результаты и научная новизна. Проведённые исследования подтвердили корреляцию результатов физического и математического моделирования, а также показали, что использование физического моделирования является эффективным методом получения объективной оценки эксплуатационных свойств проектируемого автопоезда. В статье рассматриваются ограничения и границы использования масштабируемого транспортного средства для изучения его динамики. Представлены вопросы обоснованности параметров модели, приведены условия динамического сходства и результаты физического моделирования динамики активного автопоезда.

Практическая значимость. Физическое моделирование натурного образца с помощью масштабной модели снижает затраты и время при разработке активного автопоезда с новыми техническими решениями, а также повышает достоверность полученных при математическом и физическом моделировании результатов.

1. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. – М.: Машиностроение, 1973. – 296 с.

2. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике / 9-е изд., перераб. – М.: Наука (Главная редакция физико-математической литературы), 1981. – 448 с.

3. Обозначения, единицы измерения и терминология в физике // Успехи физических наук. – 1979. – Т. 129. – С. 291.

4. Белоусов Б.Н., Шеломков С.А., Купреянов А.А., Ксеневич Т.И. Экспериментальная верификация математической модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью при нестационарных режимах качения // Проблемы машиностроения и надёжность машин. – 2009. – № 5. – С. 111–115.

5. Новиков И.И., Боришанский В.М. Теория подобия в термодинамике и теплопередаче. – М.: Атомиздат, 1979. – 184 с.

6. Клайн С.Дж. Подобие и приближённые методы: перевод с англ. / под ред. И.Т. Аладьева и К.Д. Воскресенского. – М.: Мир, 1968. – 302 с.

7. Иванов И.Е., Ерещенко В.Е. Методы подобия физических процессов: учеб. пособие. – М.: МАДИ, 2015. – 144 с. 8. Основы теории подобия: конспект лекций / Владим. гос. ун-т; сост. К.И. Зуев. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2011. – 51 с.

8. Belousov B., Ksenevich T., Vantsevich V., Komissarov D. 8х8 Platform for Studying Terrain Mobility and Traction Performance of Unmanned Articulated Ground Vehicles with Steered Wheels / SAE 2013 Commercial Vehicle Engineering Congress, 1 October 2013, Rosemont, Illinois, USA. URL: http://papers.sae.org/2013-01-2356 (дата обращения: 30.01.2023).

9. Brennan S., Alleyne A. Using a scale testbed: Controller design and evaluation // IEEE Control Syst. Mag. 2001. – V. 21. – No. 1. – P. 15–26.

10. Beato M., Ciaravola V., Russo M., Volpe A. Lateral tyre force by a Milliken test on a flat track roadway simulator // Veh. Syst. Dyn. – 2000. – V. 34. – No. 2. – P. 117–129.

11. Schultz G., Tong I., Kefauver K., Ishibashi J. Steering and handling testing using roadway simulator technology // Int. J. Vehicle Systems Modeling and Testing. – 2005. – V. 1. – No. 1/2/3. – P. 32–47.

12. Henry R.D. Automatic ultrasonic headway control for a scaled robotic car. Master’s thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, 2001. 14. Lapapong S. Vehicle similitude modeling and validation of the Pennsylvania State University rolling roadway simulator. Master’s thesis, The Pennsylvania State University, University Park, PA, 2007.

13. Bevly D.M., Sheridan R., Gerdes J.C. Integrating INS sensors with GPS velocity measurements for continuous estimation of vehicle sideslip and tire cornering stiffness / Proc. Amer. Control Conf., vol. 1, Arlington, VA, June 2001, pp. 25–30.

14. Kim H.-J., Park Y.-P. Investigation of robust roll motion control considering varying speed and actuator dynamics // Mechatronics. – 2004. – V. 14. – No. 1. – P. 35–54.

15. Takano S., Nagai M., Taniguchi T., Hatano T. Study on vehicle dynamics for improving roll stability // JSAE Review. – 2003. – V. 24. – No. 2. – P. 149–156.

16. Cameron J., Brennan S. A comparative, experimental study of model suitability to describe vehicle rollover dynamics for control design / Proc. 2005 ASME IMECE, vol. 74 DSC, no. 1 Part A, Orlando, FL, Nov. 2005, pp. 405–414.

17. Падалкин Б.В., Горелов В.А., Чудаков О.И. Повышение энергоэффективности автопоезда при движении в тяжёлых дорожных условиях за счёт выбора рациональных параметров систем привода прицепных звеньев // Труды НАМИ. – 2017. – № 1 (268). – С. 60–66.

18. Белоусов Б.Н., Щербин А.М., Лапенков Р.А., Лысков А.Н. Анализ архитектуры систем управления автомобилем // Автомобильная промышленность. – 2022. – № 3. – С. 10–15. EDN UHCJQU.

19. Белоусов Б.Н., Келлер А.В., Бахмутов С.В., Харитончик С.В., Бердников А.А. Основы принципов построения системы управления трёхзвенным автопоездом // Автомобильная промышленность. – 2020. – № 3. – С. 8–15. EDN XFHHIV.

20. Белоусов Б.Н., Лапенков Р.А., Стариков А.Ф., Щербин А.М. Особенности математического моделирования при создании активного автопоезда // Грузовик. – 2023. – № 3. – С. 3–9. DOI: 10.36652/1684-1298-2023-3-3-9.