Законы управления криволинейным движением полуприцепного гусеничного поезда для внедорожных перевозок грузов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Для обеспечения транспортной доступности районов с неразвитой дорожной сетью рациональным решением является применение гусеничных поездов, обеспечивающих низкое давление на опорную поверхность. Для обеспечения движения полуприцепного безэкипажного гусеничного поезда, которое может осуществляться как с использованием дистанционного управления водителем-оператором, так и при помощи автоматической системы беспилотного вождения, необходимы законы управления движением.

Цель работы – обеспечение энергоэффективности управления криволинейным движением безэкипажного полуприцепного гусеничного поезда для внедорожных грузовых перевозок.

Материалы и методы. Получение энергоэффективных законов управления и определение достигаемых показателей подвижности используются методы имитационного математического моделирования и аналитические методы, основанные на рассмотрении квазистационарного движения звеньев гусеничного поезда.

Результаты. Получены законы управления для двух вариантов гусеничных поездов: гусеничный поезд с независимым управлением приводом ведущих колес и гусеничный поезд с дифференциальной схемой привода полуприцепного звена. Законы управления разрабатываются с целью повышения энергоэффективности движения, что достигается рациональным распределением сил тяги на ведущих колесах гусеничного поезда и использованием регулятора, обеспечивающего корректировку тяги на ведущих колесах полуприцепа по знаку и величине силы в седельно-сцепном устройстве тягача.

Приводится структурная схема системы управления гусеничного поезда и математическое описание основных ее структурных элементов (блоков). С использованием разработанных законов управления проведены теоретические исследования криволинейного движения имитационным математическим моделированием, приведен сравнительный анализ рассматриваемых законов управления движением полуприцепного гусеничного поезда с двумя вариантами трансмиссий.

Заключение. Применение разработанных законов управления движением гусеничного поезда позволит обеспечить беспилотное движение машины или следование за машиной-лидером по заданной траектории с высокой точностью выполнения маневров поворота и, соответственно, повысит безопасность грузоперевозок.

Об авторах

Кирилл Борисович Евсеев

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: kb_evseev@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7193-487X
SPIN-код: 7753-2047

доцент, к.т.н., доцент кафедры «Колесные машины»

Россия, Москва

Список литературы

  1. Котиев Г.О., Евсеев К.Б., Годжаев З.А. Анализ конструктивно-компоновочных исполнений гусеничных поездов для внедорожных контейнерных перевозок // Мир транспорта. 2021. T. 19, № 5. С. 23–34. doi: 10.30932/1992-3252-2021-19-5-3
  2. Зубов П.П., Макаров В.С., Зезюлин Д.В., и др. Обзор существующих конструкций сочлененных гусеничных машин и рекомендации по выбору их параметров // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2015. № 2. C. 170–176.
  3. Барахтанов Л.В., Вахидов У.Ф., Манянин С.Е. Определение сил сопротивления повороту сочлененных двухзвенных гусеничных машин // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 56.
  4. Fuady S., Ibrahim A.R., Trilaksono B.R. Comparative experimental study of formation control of mobile robots // Procedia Technology. 2013. Vol. 11. P. 689–695. doi: 10.1016/j.protcy.2013.12.246
  5. Wang M., Geng Z., Peng X. Measurement-Based method for nonholonomic mobile vehicles with obstacle avoidance // Journal of the Franklin Institute. 2020. Vol. 357, N 12. P. 7761–7778. doi: 10.1016/j.jfranklin.2020.05.042
  6. Wu J., Wang G., Zhao H., Sun K. Study on electromechanical performance of steering of the electric articulated tracked vehicles // Journal of Mechanical Science and Technology. 2019. Vol. 33, № 7. P. 3171–3185. doi: 10.1007/s12206-019-0612-7
  7. Shin J., Huh J., Park Y. Asymptotically stable path following for lateral motion of an unmanned ground vehicle // Control Engineering Practice. 2015. Vol. 40, N 1. P. 102–112. doi: 10.1016/J.CONENGPRAC.2015.03.006
  8. Racelogic [Internet]. Experts in positioning, data logging and video. Режим доступа: https://www.racelogic.co.uk/index.php/en/. Дата обращения: 15.10.2022.
  9. Chen T., Chen L., Xu X., Cai Y. Passive actuator-fault-tolerant path following control of autonomous ground electric vehicle with in-wheel motors // Advances in Engineering Software. 2019. Vol. 134, N 6. P. 22–30. doi: 10.1016/j.advengsoft.2019.05.003
  10. Евсеев К.Б. Синтез закона управления поворотом двухшарнирного гусеничного поезда для обеспечения следования заданной траектории // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2021. № 3. C. 67–75.
  11. Горелов В.А., Косицын Б.Б., Мирошниченко А.В., Стадухин А.А. Регулятор системы управления поворотом быстроходной гусеничной машины с индивидуальным приводом ведущих колес // Известия МГТУ МАМИ. 2019. № 4. C. 21–28. doi: 10.31992/2074-0530-2019-42-4-21-28
  12. Никитин А.О., Сергеев Л.В. Теория танка. Москва: Издание Военной ордена Ленина академии бронетанковых войск, 1962. 588 c.
  13. Шухман С.В., Соловьев В.И., Прочко Е.И. Теория силового привода колес автомобилей высокой проходимости. Москва: Агробизнесцентр, 2007. 336 c.
  14. Ларин В.В. Теория движения полноприводных колесных машин: учебное пособие. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. 391 c.
  15. Евсеев К.Б. Математическая модель движения гусеничного поезда для внедорожных контейнерных перевозок // Тракторы и сельхозмашины. 2021. Т. 88, № 5. C. 18–29. doi: 10.31992/0321-4443-2021-5-18-29
  16. Evseev K.B., Kositsyn B.B., Kotiev G.O., Stadukhin A.A. Design of the double-jointed multi-tracked vehicle steering control law providing its motion along a reference trajectory // Journal of Physics Conference Series. 2021. Vol. 2032, N 1. P. 12064. doi: 10.1088/1742-6596/2032/1/012064
  17. Евсеев К.Б., Косицын Б.Б., Котиев Г.О., Стадухин А.А. К вопросу оценки управляемости гусеничных поездов на этапе проектирования с использованием комплекса натурно-математического моделирования // Труды НАМИ. 2022. № 1. С. 35–51. doi: 10.51187/0135-3152-2022-1-35-51

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Конструктивно-компоновочная схема беспилотного гусеничного поезда, выполненного по седельной одношарнирной схеме полной массой 106 тонн.

Скачать (224KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема поворота двухзвенного ГП.

Скачать (45KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема поворота двухзвенного ГП с разными массогабаритными параметрами звеньев.

Скачать (120KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схема поворота полуприцепного ГП.

Скачать (118KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Структурная схема системы управления тягой полуприцепа.

Скачать (230KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость отношения удельных мощностей полуприцепа и тягача от радиуса поворота ГП.

Скачать (125KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Закон управления полуприцепом с дифференциальной связью ведущих колес полуприцепного звена.

Скачать (83KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Структурная схема регулятора по силе в седельно-сцепном устройстве.

Скачать (48KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Расчетная схема движения полуприцепного ГП по заданной траектории.

Скачать (113KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Структурная схема комбинированного регулятора управления движением полуприцепного ГП.

Скачать (53KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Структурная схема управления поворотом полуприцепного ГП.

Скачать (158KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Траектории движения точки О ГП с независимым управлением приводом ведущих колес полуприцепного звена.

Скачать (91KB)
Метаданные

© Евсеев К.Б., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах