Испытание автомобиля при движении по замкнутой траектории с увеличением скорости

На рисунке 5 показаны сравнительные значения основных переменных величин при движении автомобиля по замкнутой траектории с увеличением скорости. Ис­пытания проводились на автомобиле с системой VDC (рис. 5, а) и без системы VDC (рис. 5, б). При этом водитель должен был удерживать автомобиль на трассе. Трасса однородная, коэффициент трения высокий (μ = 1,0).

На рисунке 5 штриховыми линиями показаны расчетные значения угла поворо­та рулевого колеса и угла увода автомобиля, которые являются предельными зави­симостями этих величин от медленно увеличивающейся скорости и соответствую­щего бокового ускорения.

Из рисунке 5 видно, что поведение автомобиля с системой VDC и без VDC идентично до величины бокового ускорения 7 м/с² и почти совпадает с расчет­ным.

При значениях бокового ускорения выше 7 м/с² начинает быстро расти угол увода автомобиля и угол поворота рулевого колеса. Далее при значениях ускоре­ния 7,5 м/с² обычный автомобиль становится неуправляемым.

На автомобиле с системой VDC при значениях бокового ускорения выше 7 м/с² включается система VDC, которая, управляя утлом поворота дроссельной заслонки, уменьшает скорость автомобиля, а соответственно, и боковое ускорение до 5 м/с. При этом угол увода автомобиля и угол поворота рулевого колеса уме­ньшаются в соответствии с характеристиками на рисунке 5, а и автомобиль остает­ся управляемым.

Таким образом, динамический диапазон функционирования системы VDC ле­жит в пределах значений бокового ускорения от 7 м/с² до 5 м/с² (в соответствии с рис. 5, а).

Возникающие вследствие действия системы VDC незначительные результиру­ющие изменения угла бокового увода автомобиля и его бокового отклонения от трассы легко корректируются действиями водительского управления, что приво­дит к устойчивому движению автомобиля по замкнутой траектории.

Вышеописанные варианты движения автомобиля потенциально содержат угро­зу срыва колес в боковой юз и являются наиболее частыми причинами ДТПдля автомобилей, не оборудованных системой VDC. Однако на практике могут иметь место и другие аварийно-опасные варианты движения, например, так называемый «слалом» на заснеженной автомагистрали, когда автомобиль на большой скорости заносит из стороны в сторону.

4. Задание для подготовки к работе и общие замечания о ее проведении

Ознакомьтесь с целями, задачами и содержанием лабораторной работы. Изучите теоретические сведения о назначении и принципе работы системы управления курсовой устойчивостью автомобиля.

В лабораторной работе рассматривается процесс функционирования системы управления курсовой устойчивостью (СКУ) автомобиля на этапе определения начала возникновения заноса автомобиля и его типа: занос передней или задней оси.

Считается, что расчет и формирование крутящего момента (мощности) двигателя и стабилизирующего момента корпуса автомобиля начинается при разности теоретического и фактического углов увода автомобиля ψ_т – ψ_ф > 3⁰.

Модель системы управления курсовой устойчивостью автомобиля состоит из:

· электронного блока управления (ЭБУ);

· датчиков продольного и бокового ускорений автомобиля;

· датчика угловой скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси;

· датчик скорости автомобиля, используемый при определении начальных значений составляющих скорости.

Допущения:

1. Автомобиль имеет задние ведущие колеса и передние управляющие колеса.

2. Автомобиль движется по криволинейной траектории (движение на повороте).

3. В качестве модели автомобиля выбрана четырехколесная модель.

4. Автомобиль имеет жесткие колеса, как следствие отсутствует увод колес и смещение полюса поворота относительно задней оси х_р = 0.

5. Начальные значения проекций скорости автомобиля на его продольную и поперечную оси принимаем равными значениям этих проекций при равенстве теоретического и фактического углов увода ψ_т. = ψ_ф. При этом датчик скорости жестко ориентирован вдоль продольной оси автомобиля. Поэтому . В данном случае , .

6. Расчет и формирование крутящего момента (мощности) двигателя и стабилизирующего момента корпуса автомобиля начинается при разности теоретического и фактического углов увода автомобиля ׀ψ_т – ψ_ф ׀ > 3⁰.

В работе принимаются следующие значения параметров и характеристик:

· расстояния от центра масс автомобиля до передней А и задней В осей равны А = В = 1,5 м;

· база автомобиля L = А + В = 3 м;

· координата смещения полюса поворота относительно задней оси х_р = 0 (колеса жесткие);

· колея автомобиля равна В₁ = 1,8 м;

· угловая скорость автомобиля вокруг вертикальной оси ω_z = 1 – 2 1/с;

· угол поворота передних колес φ = 1⁰ – 20⁰;

· радиус колеса R = 0,3 м;

· продольная a_x и поперечная a_у составляющие ускорения автомобиля a_x = 0,1 м/с² – 2,0 м/с², a_у = 0,1 м/с² – 2,0 м/с².

Порядок определения начала заноса автомобиля:

1. Определение расчетного (теоретического) угла увода автомобиля:

С учетом допущений:

2. Определение начальных значений проекций скорости автомобиля, считая ψ_т = ψ_Ф:

; .

3. Определение текущих значений проекций скорости автомобиля путем решения системы дифференциальных уравнений:

Решение этой системы обыкновенных дифференциальных уравнений выполняется в программе Маthcad с использованием функции rkfixed с фиксированным шагом n = 10 (возможны изменения шага интегрирования).

4. Определение фактических значений угла увода автомобиля:

; .

5. Определение начала заноса автомобиля:

Условие начала заноса автомобиля проверяется на каждом шаге интегрирования. Для этого используется оператор цикла while с числом циклов, равных числу шагов интегрирования.

6. Определение типа заноса (передней или задней оси):

> 0 – занос передней оси;

< 0 – занос задней оси.

Тип заноса определяется с использованием условного оператора if.