Задние колеса автогрейдера движутся по поверхности, сформированной рабочим органом. Так как ширина рабочего органа больше ширины базы машины, то координаты опорной поверхности под колесами балансирной тележки должны пересчитываться относительно координат правого и левого края кромки рабочего органа. Изменения вертикальных координат опорной поверхности под правым и левым передними колесами балансира

Для перехода от координат опорной поверхности к координатам осей колес машины используется передаточная функция колеса (1.3).

Уравнения (4.1) – (4.16) позволяют составить структурную схему математической модели автогрейдера (рис. 19), соответствующую пространственной расчетной схеме и наглядно иллюстрирующую алгоритм вычисления координат рабочего органа машины.

31

32

В табл. 4 приведены численные значения параметров математической модели автогрейдера.

Таблица 4

Порядок выполнения работы

2.Составбть в о означениях Simulink структурную схему модели автогрейдера поАрис. 19. Звено запаздывания − из подраздела библиотеки Simulink Extras → Linearization, параметр звена Pade Order (for linearization) = 1.

3.Сформировать единичное ступенчатое воздействие f = 1(t)

под переднее правое колесо автогрейдера. По численным параметрам, представленным в табл. 4, получитьДлинеаризированные переходные характеристики (Linear Analysis) и численные значения переходных процессов вертикальной координаты рабочего органа, построить гра-

фик функциональной зависимости tппYро = f(Кб) при фиксированном угле захвата рабочего органа φ = 0.

4.При единичном ступенчатом воздействииИf = 1(t) под переднее правое колесо автогрейдера для последнего параметра L1p из табл. 4 построить графики ЛАХ, ЛФХ и АФЧХ и определить устойчивость по критерию Найквиста для YРО.

5.При единичном ступенчатом воздействии f = 1(t) под переднее правое колесо автогрейдера по численным значениям угла захвата рабочего органа φ, представленным в табл. 4, для последнего пара-

метра L1p получить линеаризированные переходные характеристики (Linear Analysis) YРО и γРО. Получить численные значения изменения γРО и построить график функциональной зависимости γРО = f(φ).

33

34

Лабораторная работа №5

ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЗТМ С ПЛАВАЮЩИМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ

Цели работы − провести теоретическое исследование математической модели ЗТМ с плавающим рабочим органом (ПРО), выявить влияние основных геометрических параметров машины на процесс формирован я продольного профиля обрабатываемой поверхности.

Рис. 20. Основные типы ЗТМ с плавающим положением рабочего органа:

а – в базе машины; б – перед базой машины; в – за базой машины

35

На рис. 21 изображена плоская расчетная схема ЗТМ с ПРО в базе машины со следующими геометрическими параметрами:

• L – длина базы ЗТМ;

•YРО – зменен е вертикальной координаты режущей кромки рабочего органа;

•Yоси – зменение вертикальной координаты оси подвеса рабочего органа;

•Yок – изменение вертикальной координаты дополнительного опорного колеса;

•V – скорость машины.бА

печивается установкой дополнительных опорных элементов на рабочий орган и переводом гидроцилиндров подъема-опускания рабочего органа в плавающее положение.

В реальных ЗТМ плавающееДположение рабочего органа обес-

Положительный эффект от ЗТМ с ПРО, представленных на рис. 20, обеспечивается не какими-либо новыми кинематическими схемами, а соотношением геометрических размеров машины, характери-

зуемых коэффициентами базы.

Коэффициент базы оси подвеса рабочего органа определяется по

36

Численные значения коэффициента базы ПРО могут иметь значения 0 < Кбn < 1.

Вертикальная координата рабочего органа

37

38

Из структурной схемы видно, что при таких значениях коэффициентов Kбо и Kбn базовая машина практически не влияет на формирование координаты YРО и выполняет функции тягача, передавая тяговое усилие на рабочий орган.

Тогда структурная схема ЗТМ с ПРО в базе машины вырождает- Сся в звено с коэффициентом передачи Kбn, охваченное цепью положи-

тельной обратной связи со звеном запаздывания с параметром τок.

В табл. 5 приведены численные значения параметров расчетной

схемы ЗТМ с ПРО.

тематической модели ЗТМ с ПРО в базе машины по рис . 22. Звено за-

паздывания − из подраздела библиотеки Simulink Extras →

Linearization, параметр звена Pade Order (for linearization) = 1.

3.Для структурной схемы сформировать единичное ступенчатое воздействие под переднее колесо f = 1(t).

4.По численным параметрам, представленным в табл. 5, получить линеаризированные переходные характеристики (Linear

Analysis) и численные значения переходных процессов вертикальной координаты рабочего органа, построить график функциональной за-И

висимости tппYро = f(Кбо) и tппYро = f(Кбn) (при фиксации одного из параметров L1О или L’1n).

5. Для одного параметра из табл. 5 построить графики ЛАХ, ЛФХ и АФЧХ и определить устойчивость по критерию Найквиста.

39

Содержание отчета

1. Расчетная и структурная схема математической модели ЗТМ с ПРО в базе машины.

2. труктурная схема математической модели ЗТМ с ПРО в

1.Что такое структура ЗТМ?

2.Какие основные структуры ЗТМ с ПРО по положению рабочего органа относительно азы машины выделяют?

3.Основная задача плавающего положения рабочего органа.

4.Какие опорные элементы могут служить для ПРО?

5.По полученным переходным характеристикам и АФЧХ сделать выводы об устойчивости ЗТМ с ПРО в продольной вертикальной плоскости.

6.Дать анализ построенных функциональных зависимостей tппYро = f(Кбо) и tппYро = f(Кбn). Рекомендации по выбору Кбо и Кбn.Д

Список рекомендуемой литературыИ

1.Гайдук, А.Р. Теория автоматического управления в примерах и задачах с решениями в MATLAB : учебное пособие / А.Р. Гайдук, В.Е. Беляев, Т.А. Пьявченко. – 2-е изд., испр. – СПб. : Лань, 2017. – 464 с.

2.Ощепков, А. Ю. Системы автоматического управления: теория, применение, моделирование в MATLAB : учебное пособие / А. Ю. Ощепков. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб. : Лань, 2013. – 208 с.

3.Щербаков, В.С. Составление структурных схем землеройно-

транспортных машин как объектов автоматизации : учебное пособие / В.С. Щербаков. – Омск : Изд-во СибАДИ, 2001. – 47 с.

40