Устройство для моделирования динамики движения гусеничной машины
ОП ИСАНИЕ Союз Советских Социалистических Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлеио07.07.80 (2) ) 2952384/18-24 с присоединением заявки № (5! )M. Кл. G06 G 7/70 Государстееииый комитет (23) Приоритет ho делам изобретеиий и открытий Опубликовано 23.02.82. Бюллетень № 7 (53) УДК68 1. .333(088.8) Дата опубликования описания 25.02.82 (72) Автор изобретения A. А. Бельке (7I) Заявитель (54) УСТРОЧСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ ДВИЖЕНИЯ ГУСЕНИЧНО 1 МАШИНЫ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в тренажерах цля поц отовки водителей гусеничных машин. Известно устройство цля моцелирования цинамики движения гусеничной маши5 ны, содержашее функциональный преобразователь, блок задания нелинейности и послецовательно соециненные входной интегратор, через соответствуюший мостовой l0 выпрямитель подключен к источнику пос( тоянного напряжения, первый интегратор, усилитель, второй интегратор, в обратную связь которого включен мостовой выпрямите ль 111 Недостатком устройства является отсутствие возможностей моделирования взаимодействия движителя гусеничной машины с грунтом. Н аиболее близким по технической сушности к прецлагаемому является устройство цля моделирования механической передачи, соцержашее источник двухполярного напряжения, выход которого через первый мостовой выгрями тель соецинен соответственно с первым входом и выходом .первого интегратора соециненным с первым входом второго интегратора второй мостовой выпрямитель, первая пара противоположных вершин которого соецинена соответственно с первым вхоцом и выхоцом третьего интегратора, соециненным со вторым BxoHDM второго интегратора, цатчик угла наклона местности, оцновременно соединенный со входами первого и второго блоков воспроизвецения нелинейности, выхоцы которых соответственно соецинены со вторым входом третьего интегратора и вторыми входами первого и второго функциональных преобразователей, выход первого функционального преобразователя непосредственно и через первый инвертор подключен соответственно к первому и второму входам блока воспроизведения нелинейности типа сухое трение, выход которого соединен с третьим вхоцом третьего интегратора и со вторым BxoBQM первого интегратора, 3 9075 выход второго функционального преобразователя соецинен со входом второго инвертора, выхоц и Вхоа которого подключены соответственно ко второй паре противоположных вершин второго мостового 5 выпрямителя, цатчик вица грунта соединен с первыми вхоцами первого и второго функциональных преобразователей123. Нецостатком известного устройства является то, что оно не учитывает зави- 10 симость коэффициента полезного цействия гусеничного цвижения от скорости цвижения и от коэффициента сопротивления грунта, что снижает точность моцелирования. Так, коэффициент полезного цействия (КПД) при коэффициенте сопротивления грунта 1 =0,02 и скорости движения V=60 км/ч, g =0,34, а при =0,2 и V=5 км/ч, /=0,84, т.е. погрешность 20 моделирования на различных режимах может быть более 50%, Llewü изобретения — повышение точности моделирования цинамики движения путем учета изменения коэффициента по25 лезного действия гусеничного пвижителяе Поставленная цель постигается тем, что в устройство цля моделирования пинамики движения гусеничной машины, 30 содержащее источник цвухполярного постоянного напряжения, выхоц которого через первый мостовой выпрямитель соецинен соответственно с первым вхоцом и выходом первого интегратора, выхоц которого соецинен с входом второго интегратора, второй мостовой выпрямитель, оцна вершина второго мостового выпрямителя поцключена к выхоцу третьего интегратора, а противоположная вершина второго мостового выпрямителя поцклю40 чена к перв му входу третьего интегратора, выход которого соецинен с вторым входом первого интегратора, дат:чик угла наклона местности, соециненный выходом со вхоцом первого и второго блоков восцроизвецения нелинейности, выхоц первого блока воспроизвецения нелинейности соецинен с первыми входами первого и второго блоков умножения, выхоц первого блока умножения не- - 0 посрецственно и через первый инвертор подключен соответственно к первому и второму вхоцам блока воспроизвецения нелинейности типа сухое трение, выход которого соединен с вторым входом третьего интегратора, выхоц второго блока умножения соецинен с входом второго инвертора, выхоц и вход которого поп60 4 ключены к другой паре вершин второго мостового выпрямителя соответственно, выход датчика вица грунта соединен с вторыми вхоцами первого и второго блоков умножения, выхоц второго блока воспроизвецения нелинейности соецинен с тре тьим вхоцом третьего ин тегра тора, ввецен блок выцеления модуля напряжения, функциональный преобразователь и третий блок умножения, причем первый вхоц которого соединен с выхопом второго интегратора, а выход — со вхоцом блока воспроизведения нелинейности типа сухое трение, вход блока вьщеления модуля напряжения соепинен с выходом третьего интегратора, первый и второй входы функционального преобразователя соответственно соецинены с выхопом цатчика вида грунта и с шиной постоянного напряжения, третий вхоц функционального преобразователя поцключен к выхоцу блока выцеления мопуля напряжения, а выхоц соединен с вторым входом третьего блока умножения. На фиг, 1 привецена схема прецлагаемого устройства; на фиг. 2 — зависимость, в ос производим ая третьим функциональным пр ео бр аз ова те ле м. Устройство сопержит источник 1 двухполярного постоянного напряжения, первый 2 и второй 3 мостовые выпрямители, инвертор 4, первый 5 и второй 6 интеграторы, блок 7 умножения, блок 8 воспроизвецения нелинейности типа сухое трение, третий интегратор 9, юлок 10 выделения моцуля напряжения, инвертор 11, первый блок 12 воспроизвецения нелинейности, датчик 13 угла наклона местности, второй блок 14 воспроизведения нелинейности, блоки 15 и 16 умножения, функциональный преобразователь 17, датчик 18 вица грунта. Входной интегратор 5 через мостовой выпрямитель 2 подключен и источнику 1 цвухполярного напряжения, выход первого интегратора 5 соецинен с последовательно соециненными вторым интегратором 6, блоком 7 умножения, блоком 8 воспроизвецения нелинейности типа сухое трение, третьим интегратором 9, блоком 10 вьщеления моцуля напряжения, функциональным преобразователем 17, выхоц которого соецинен с вторым входом блока 7 умножения, второй и третий вхоцы функционального преобразователя 17 соединены соответственно с выхоцом блока 10 вьщеления модуля напряжения и выходом датчика 18 вида грунта, выход 907560 6 Первое уравнение системы решается е с помощью суммирующего интегратора 5, на оцин ахоп которого поступает напряжение 0 4, пропорциональное крутящему моменту g< на другой -U < nponopumoт- нальное моменту упругих сил МА с выхода блока 8 воспроизведения нелинейс- ности типа сухое трение. ц-, НапряжениеЦ 2формируется с помого l0 шью суммирующего интегратора 6, на оцин вход которого поцается напряжение tjpgc выхоца суммирующего интегратора ц- 5 и напряжение 0 с выхоаа суммирующего интегратора 9. Учет коэффициен 15 та — осуществляется входным резистором Y. суммирующего интегратора 6. В результате на выходе последнего формируется напряжение, пропорциональное0 +<2, т.е. решается второе уравнение системы. На2ц пряжениеЦ с помощью блока 7 умножения умножа тся на напряжение Qq пропорциональное КПД гусеничного авижителя. С выхоца блока умножения напряжение„ пропорциональное моменту, при25 вопящему в пвижение гусеничную машину поступает на блок 8 воспроизведения нелинейности типа сухое трение, с помощью которого имитируется сцепление гусеницы с грунтом. На выхоце этого блока формируется напряжение, пропорциональное моменту, который непосреаствеино приводит в авижение всю массу машины, т.е. блок 8 решает условие (4) системы. Решение этого условия осуществляется 35 следующим образом. Если амплитуца напряжения Ц„. < 0„ (послеанее подается на управляющие вхоцы и определяет уровень ограничения), . то напряжение Ц Uåe изменения проходит 40 в блок. Если же 0м+2. У Омсц ° то напряжение Ц 4 ограничивается блоком ао на"Ч2 пряжения, поданного на уцравляющие вхоtlbI, т.е. цо величины U gg 55 которого также соеаинен с первыми вхоаами блоков 15 и 16 умножения, вторь входы которого соединены с BblxoQoM первого блока 12 воспроизвеаения нелинейности. Выхоц аатчика 13 угла наклона мес ности оановременно соецинен со вхоцами первого 12 и второго 14 блоков во произвецения нелинейности. Выход после него соединен со вторым входом третье интегратора 9. BbIxoQ блока 15 умножения непосрец ственно и через первый инвертор 11 по ключен соответственно к первым и вторым вхоцам блока 8 воспроизведения не линейности типа сухое трение. Выход блока 16 умножения соецинен со вхоцом второго инвертора 4, выход и вхоп которого поаключены соответственно ко второй паре противоположных вершин второго мостового выпрямителя 3, ару гая пара вершин которого соецинена с первым входом и выхоцом третьего интегратора 9. Работа устройства описывается слепую ше и сис тем о и аифференци альн ых ура нений: (м -м ) () — 2 ()F2 () (р ) 1"вк Гак (6 (У М 2-М2) l пРичем, если ф1, 2 7/hA<,TO ® 2=М ц, Я (/Ф,,то М„ =М(4) М,= МХ+ М, (5) гце Чц, — угловая скорость вращения ведущего колеса; 1 — момент инерции, приведенный вепушему колесу со стороны вращающихся частей трансмиссии и гусеничного пвижителя; 4 /Й вЂ” крутящий момент, приложенный 1 к веаущему колесу; hh — момент упругих сил, возника12 юших в гусеничном движителе; — суммарная податливость гусе50 ничного пвижителя; V — линейная скорость гусеницы; — рациус вецущего колеса; — момент инерции массы машины, приведенный к ведущему колесу; ) — КПД гусеничного цвижителя, ф — момент внешних сил, действу(ю юший на гусеничный движитель. Таким образом, на выхоае блока 8 О„ 2= О „„, Зто напряжение поступает íà ахоп суммирующего интегратора 9, на другие вхоаы которого поступают напряжение Uy q2è О их, причем 0 2=U + Омам. Последнее напряжение поступает на вхоц интегратора через мостовой выпрямитель 3 цля того, чтобы не возникло движения от момента сопротивления грунта, В результате на выхоце суммирующего интегратора 9 формируется напряжение U, пропорциональное линейной скорооти цвижеиия машины, т.е. решается третье уравнение системы. 907560 Напряжения Oyх ()м, и 0 с формируются из выражений hh„=G (f COSA (6)1 M„=C)" у СОМ (7); I%<ö=QyðKЧсОьс((6) roe 9g — момент сопротивления движению, определяемый сопротивлением грунта; Q — вес машины, 10 - радиус вецущего колеса; — коэффициент сопротивления грунта; — угол наклона местности; ф\ - момент сопротивления цви- 15 жению, определяемый углом наклона местности; ф — момент сцепления гусеницы с грунтом; 1 — коэффициент сцепления гу- щ0 сеницы с грунтом. Выражение (6) решается следующим обр азом. С датчика угла наклона местности (датчиком может быть либо потенциометр, 25 либо устройство считывания какого-лилибо носителя информации) снимается напряжение Ц, пропорциональное углу наклона местности, которое поступает на блок 14 воспроизведения нелинейности, воспроизвоцящей конусную зависимость. Напряжение() поступает на вход блока 16 умножения, который реализует функцию произведения с учетом коэффициента (Гвк . На цругой 35 вхоц блока 16 подается напряжение, опрецеляемое виц грунта с цатчика 18 вица грунта(датчиком вица грунта может быть переключатель, потенциометр или устройство считывания с какого-ли40 бо носителя информации). Таким образом, на выхоце блока 16 умножения напряжение пропорциональное, которое поступает на противоположные веошины мостового выпрямителя 3 с противоположным знаком BB счет инвертора 4. Напряжение Ц„1сцформируется точно также, как и () щ11, только в этьм слу-. чае используется блок 15 умножения. Напряжение ) „с, подается на управляющие вхоцы блока 8 воспроизведения нелинейности типа сухое трение с разными знаками. Для изменения знака служит инвертор 11. Напряжение 0 ) формируется с помощью функционального преобразователя l7, реализующего зависимость, привеценную на фиг. 2. На первый вхоц функционального преобразователя поступает напряжение U, пропорциональное линейной скорости движения гусеничной машины, определяющее наклон линии, соответствующей постоянному значению р . Напряжение() рпоцается на второй вхоц функционального преобразователя с датчика 18 вида грунта. Постоянное напряжение, поцаваемое на третий вход ! функционального преобразователь 17, определяет величину () при нулевой скорости. Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от известного позволяет учитывать влияние КПД на динамику гусеничной машины, причем сам КПД учитывается зцесь как функция скорости и сопротивления движения. Все это повьаьает точность моцелирования динамики цвижения гусеничной машины. Использование данного устройства в тренажере цля обучения воцителя гусеничной машины за счет повышения точности моделирования позволит сократить время обучения на реальньм гусеничных машинах, что, в свою очерець, привецет к экономии моторесурса учебных машин, топлива и затрат на содержание учебных трасс. ормула изобретения Устройство цля моделирования динамики движения гусеничной машины, содержащее источник цвухполярного постоянного напряжения, выхоц которого через первый мостовой выпрямитель соединен соотвЕтственно с первым входом и выхоцом первого интегратора, вьмоц которого соецинен с входом второго интегратора, второй мостовой выпрямитель, оцна вершина второго мостового выпрямителя поцключена к выходу третьего интегратора, противоположная вершина второго мостового выпрямителя поцключена к первому вхоцу третьего интегратора, выхоц которого соединен с вторым вхоцом первого интегратора, датчик угла наклона местности, соединенный с входами первого и второго блоков воспроизвецения нелинейности, выход первого блока воспроизвецения нелинейности соецинен с первыми вхоцами первого и второго блоков умножения, выхоц первого блока умножения непосрецственно и через первый инвертор подключен соответственно 907560 10 к первому и второму вхоцам блока воспроизвецения нелинейности типа сухое трение> выхоц которого соецинен с вторым вхоцом третьего интегратора, выхоц второго блока умножения соецинен с вхоцом второго инвертора, вхоц и выхоц которого поаключены к цругой паре вершин второго мостового выпрямителя соответственно, выхоц цатчика вица грунта соецинен с вторыми вхоцами первого и второго блоков умножения, выхоц второго блока воспроизвецения нелинейности соецинен с третьим вхоцом третьего интегратора, о т л и ч а ю щ е е с,я тем, что, с целью повышения точности моцелирования путем учета изменения коэффициента полезного цействия гусеничного цвижителя, оно соцержит блок выцеления моцуля напряжения, функциональный преобразователь и третий блок умножения, причем первый вхоц которого соецинен 5 о 20 с выхоцом второго интегратора, а выхоа — с вхоцом блока воспроизвецения нелинейности типа сухое трение, вхоц блока выцеления моцуля напряжения соецинен с выхоцом третьего интегратора, первый и второй вхоцы функционального преобразователя соответственно соецинены с выхоцом цатчика вица грунта и с шиной постоянного напряжения, третий вхоц функционального преобразователя поцключен к выхоцу блока выцеления моцуля напряжения, а выхоц соецинен с вторым вхоцом третьего блока умноже ния. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свицетельство СССР N. 641465, кл. 606 G 7/70, 1975. 2. Авторское свицетельство СССР по заявке N 2855503/18-24, кл. 606 G 7/70, 1979 (прототип). 907560 Составитель В. фукалов Редактор B. Лазаренко Texpea T.Ìàòo÷êà Корректор С. Шекмар Заказ 592!58 Тираж 732 Поцписное ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по целам изобретений и открытий 113035, Г1осква, Ж 35, Раушская наб., a. 4/5 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
