DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.261119.33.585

Принцип програмного керування параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування транспортних екіпажів

N. M. Yershova

Анотація


Постановка проблеми. Проведені в багатьох країнах теоретичні дослідження показали, що активні системи підвішування, в яких як сигнал зворотного зв'язку використовують прискорення або абсолютну швидкість, дозволяють значно поліпшити ходові якості і стійкість руху транспортних екіпажів. Дослідження проводилися на моделях з одним степенем вільності. В результаті дослідження будувалися амплітудно-частотні характеристики, по яких відбували відпрацювання системи керування зміною коефіцієнтів посилення активної сили. Коефіцієнти посилення системи керування вибиралися методом простого перебору. Результати досліджень показали, що рівень прискорень кузова екіпажу з одноступінчатою системою підвішування знизився удвічі. Конструювання ефективних пристроїв активного керування динамічними процесами неможливо без знання теоретичних основ – законів керування. Розв'язання загальної задачі активного керування добре відоме з теорії оптимального керування, але практичні результати отримані лише для найпростіших моделей. У праці [9] отримано закон активного керування методом динамічного програмування для безперервних стохастичних систем для стаціонарних режимів руху екіпажу. Розрахункова схема була двохмасовою механічною системою з двома степенями вільності. Критерієм оптимальності взято квадратичний функціонал якості. Вагові коефіцієнти функціонала призначалися довільно, тобто автори не вирішили питання вибору вагових коефіцієнтів функціонала якості. Автор праці [1] запропонував технічні прийоми,які дозволили застосувати матричний метод динамічного програмування досинтезу параметрів складних систем і розробити методологію поетапного проектування системи підвішування транспортних екіпажів.Мета статті –отримати закон оптимального керування за алгоритмом методу стохастичного динамічного програмування і розробити схему програмного управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування транспортних екіпажів. Методика. Розглянуто алгоритм методу стохастичного динамічного програмування для систем із степенями вільності й отримано закон оптимального керування параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування. Для моделі екіпажу з одним степенем вільності складено математичну модель керованого коливального процесу і розроблено схему програмного керування параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування. Результати. Отримано аналітичне вираження закону оптимального управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків, яке містить оцінку вектора стану системи. Елементами оцінки вектора стану системи стали узагальнені координати й узагальнені швидкості, тобто активна керівна сила не повинна містити узагальнені прискорення. Розроблено схему програмного керування параметрами пружно-дисипативнихзв'язків системи підвішування. Наукова новизна. Вперше запропоновано принцип програмного керування параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування транспортних екіпажів. Практична значимість. Є всі передумови для створення вітчизняного високошвидкісного транспорту.


Ключові слова


принцип програмного управління; параметри системи підвішування; транспортний екіпаж; стохастичне динамічне програмування

Повний текст:

PDF

Посилання


1. Yershova N.M. Razrabotka tehnicheskih priemov, pozvolyauschih primenyat matrichny metod dynamicheskogo programmirovaniya dlya sinteza parametrov slozhnyh sistem [The development of techniques to apply the matrix method of dynamic programming for the synthesis of parameters of complex systems]. Informatsionnyye sistemy i protsessy. Pod. red. prof. V. M. Tyutyunnika. [Information systems and processes. Edited by prof. V.M. Tiutiunnyk]. Tambov; Moscow; Saint-Petersburg; Baku; Vein; Hamburg Stockholm : Publishing House of the Scientific and Research Center “Nobelistics”, 2016, vol. 15, 89 р. (in Russian).

2. Yershova N.M. Metodologiya poetapnogo proektirovaniya sistemyi podveshivaniya transportnyih ekipazhey. [Methodology for the phased design of the suspension system of transport crews] Informatsionnyye sistemy i protsessy. Pod. red. prof. V.M. Tyutyunnika. [Information systems and processes. Edited by prof. V.M. Tiutiunnyk]. Tambov; Moscow; Saint-Petersburg; Baku; Vein; Hamburg Stockholm : Publishing House of the Scientific and Research Center “Nobelistics”, 2016, vol. 15, pp. 89–96. (in Russian).

3. Yershova N.M. Sovremennyye metody teorii proyektirovaniya i upravleniya slozhnymi dinamicheskimi sistemami: monografiya [Modern methods of design theory and control of complex dynamic systems]. Dnipropetrovsk : PSACEA, 2016, 272 p. (in Russian).

4. Jindai Kunio, Okamoto Isao, Kasai Kenjiro, Kakehi Yutaka, Terado Katsuyuki and Iwasaki Fumio. Active control for railvehicle vibration. Huxoh Kukau Rakkaucu: Journal of Japanese Society of Mechanical Engineering, 1982, no. 764, pp. 285–298.

5. Goodall R.M. and Kortum W. Active Controls in Ground Transportation. A Review of the State-of- the Att and Future Potential. Vehicle System Dynamics, 1983, vol. 12, no. 6, pp. 225 – 257.

6. Goodall R., Freudenthaler G. and Dixon R. Hydraulic actuation technology for full- and semi-active railway suspensions. Vehicle System Dynamics, 2014, vol. 52, iss. 12, pp. 1642 1657.

7. Karnopp D. Active Damping in Road Vehicle Suspension Systems. Vehicle Systems Dynamics, 1983, vol. 12, no. 6, pp. 291–331.

8. Polard M. Podveska s aktivnymi jelementami [Pendant with active elements]. Railway Gasette International, 1983, vol. 139, pp. 1167−1183. (in Russian).

9. Yoshimura T., Ananthanarayana N. and Deepak D. An active vertical suspension for track vehicle systems. Journal of Sound and Vibration, 1986, vol. 106, no. 2. pp. 217–225.

10. Hedrik Dzh.K. Aktivnye sistemy podveshivanija zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava [Active suspension systems for railway rolling stock]. Zheleznye dorogi mira [Railways of the world]. 1982, no. 11, pp. 134−147.

(in Russian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Ершова Н. М. Разработка технических приемов, позволяющих применять матричный метод динамического программирования для синтеза параметров сложных систем / Н. М. Ершова // Информационные системы и процессы. Под. ред. проф. В. М. Тютюнника. – Тамбов; Москва; Санкт-Петербург; Баку; Вена; Гамбург; Стокгольм : Изд-во МИНЦ «Нобелистика», 2016. – Вып. 15. – С. 81–89.

2. Ершова Н. М. Методология поэтапного проектирования системы подвешивания транспортных экипажей : монография / Н. М. Ершова // Информационные системы и процессы. Под. ред. проф. В. М. Тютюнника. – Тамбов; Москва; Санкт-Петербург; Баку; Вена; Гамбург; Стокгольм : Изд-во МИНЦ «Нобелистика», 2016. – Вып. 15. – 89 с.

3. Ершова Н. М. Современные методы теории проектирования и управления сложными динамическими системами : монография / Н. М. Ершова. – Днепропетровск : ПГАСА, 2016. – 272 с.

4. Jindai Kunio. Active control for railvehicle vibration / Jindai Kunio, Okamoto Isao, Kasai Kenjiro, Kakehi Yutaka, Terado Katsuyuki, Iwasaki Fumio // Huxoh Kukau Rakkaucu. – 1982. – № 764. – P. 285–298.

5. Goodal R. M. Active Controls in Ground Transportation. – A Review of the State-of- the Att and Future Potential / R. M. Goodal, W. Kortum // Vehicle System Dynamics. – 1983. – Vol. 12. – № 6. – Pp. 225 – 257. 

6. Goodall R. Hydraulic actuation technology for full- and semi-active railway suspensions / R. Goodall,
G. Freudenthaler, R. Dixon // Vehicle System Dynamics. – 2014. – Vol. 52. – Iss. 12.  Рp. 1642 – 1657.

7. Karnopp D. Active Damping in Road vehicle Suspension Systems / D. Karnopp // Vehicle Systems Dynamics. – 1983. – Vol. 12. – № 6. – Pp. 291–331.

8. Поллард М. Подвеска с активными элементами / М. Поллард // Railway Gasette International. – 1983. –
Vol. 139.– Pp. 1167-1183.

9. Yoshimora T. An active vertical suspension for track/vehicle Systems / T. Yoshimora, N. Ananthana Rayana,
D. Deepak // Journal of Sound and Vibration. – 1986. – Vol. 106. – № 2.– Pp. 217 – 225.

10. Хедрик Дж. К. Активные системы подвешивания железнодорожного подвижного состава /
Дж. К. Хедрик: пер. с англ. // Железные дороги мира. – 1982. – № 11.– C.134-147.



Коментарі цієї статті

Дивитися всі коментарі