Модель динамики колесной машины для комплекса натурно-математического моделирования

Введение. Применение метода натурно-математического моделирования в реальном времени открывает широкие возможности, связанные с анализом режимов работы системы «человек-машина-местность», а также по исследованию нагруженности узлов и агрегатов транспортных средств. Существующие исследовательские комплексы натурно-математического моделирования пригодны для получения большинства показателей, обычно определяемых натурными испытаниями. Разница состоит в возможности полностью контролировать ход виртуальных заездов, записи любых параметров движения транспортного средства, учета «человеческого фактора», а также полной безопасности эксперимента. Цель исследования. Целью настоящей работы является создание математической модели динамики колесной машины, пригодной для применения в подобном комплексе натурно-математического моделирования и оценки нагруженности агрегатов трансмиссии в условиях, приближенных к реальной эксплуатации. Методология и методы. Предлагаемая модель основана на существующей модели динамики колесной машины, разработанной в МГТУ им. Н.Э. Баумана. В рамках модели динамика транспортного средства описывается как плоское движение твердого тела в горизонтальной плоскости. Для определения нормальных реакций опорной поверхности применяется принцип возможных перемещений. Взаимодействие колеса с грунтом в плоскости опорного основания описывается при помощи подхода, основанного на представлении об эллипсе трения. Для обеспечения возможности водителю-оператору комплекса натурно-математического моделирования управлять виртуальным транспортным средством в режиме реального времени математическая модель дополнена системой управления, осуществляющей связь между параметром управления, задаваемым водителем путем нажатия на педали акселератора и тормоза, и управляющими воздействиями агрегатов трансмиссии машины, такими как электромашина, двигатель внутреннего сгорания, гидродинамический ретардер, а также рабочей тормозной системой. В статье представлена блок-схема разработанного алгоритма управления, а также проведена апробация работы системы в комплексе натурно-математического моделирования. Результаты и научная новизна. Разработана математическая модель динамики колесной машины, открывающая широкие возможности по исследованию режимов работы системы «водитель-машина-среда» в режиме реального времени с применением комплекса натурно-математического моделирования. Практическая значимость. Разработана математическая модель динамки колесной машины, которая дополнена алгоритмом системы распределения тяговых/тормозных моментов между узлами трансмиссии, осуществляющим связь между нажатием водителя на педали акселератора/тормоза и параметрами управления каждого из агрегатов.

математическая модель, колесная машина, натурно-математическое моделирование, система управления