Исследование метода определения параметров автомобиля. Монография

языка, например в виде совокупности математических отношений, или схемы алгоритма.

Иногда математическая модель описывается уравнениями, которые вытекают из рассмотрения физической сущности моделируемого объекта [9].

Модели обладают рядом свойств. Основные из них:

−адекватность – степень соответствия модели исследуемому реальному объекту, она никогда не может быть полной;

−простота – чем больше количество свойств объекта описывает модель, тем она сложнее. Не всегда чем сложнее модель, тем выше

ееадекватность. Сложность модели должна удовлетворять требуемой адекватности;

−потенциальность – способность модели дать новые знания об исследуемом объекте, спрогнозировать его поведение или свойства.

Различают такие виды моделирования, как:

• аналитическое (его результаты представляются в виде аналитических выражений – формул);

• численное (заключается в получении необходимых количественных данных о поведении систем или устройств каким-либо подходящим численным методом);

• имитационное и ситуационное (заключается в выполнении симуляций работы моделируемых систем и устройств).

3.1.2. Имитационное моделирование

В качестве программы для создания имитационной модели используем пакет визуального программирования динамических систем Simulink, являющийся приложением к математической системе MATLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом в отличие от классических способов моделирования пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно общих знаний, требующихся при работе на компьютере и, разумеется, знаний той предметной области, в которой он работает.

~ 53 ~

Simulink является сравнительно самостоятельным инструментом MATLAB и при работе с ним совсем не требуется знать сам MATLAB и остальные его приложения. С другой стороны, доступ к функциям MATLAB и другим его инструментам остается открытым и их можно использовать в Simulink. Часть входящих в состав пакетов имеет инструменты, встраиваемые в Simulink. Имеются также дополнительные библиотеки блоков для разных областей применения [6, 7].

При работе с Simulink пользователь имеет возможность модернизировать библиотечные блоки, создавать свои собственные, а также составлять новые библиотеки блоков.

При моделировании пользователь может выбирать метод решения дифференциальных уравнений, а также способ изменения модельного времени (с фиксированным или переменным шагом) [14]. В ходе моделирования имеется возможность следить за процессами, происходящими в системе. Для этого используются специальные устройства наблюдения, входящие в состав библиотеки Simulink. Результаты моделирования могут быть представлены в виде графиков или таблиц.

Преимущество Simulink заключается также в том, что он позволяет пополнять библиотеки блоков с помощью подпрограмм, написанных как на языке MATLAB, так и на языках С + +, Fortran и Ada.

Пакет расширения Simulink служит для имитационного моделирования моделей, состоящих из графических блоков с заданными свойствами (параметрами). Компоненты моделей, в свою очередь, являются графическими блоками и моделями, которые содержатся в ряде библиотек и с помощью мыши могут переноситься в основное окно и соединяться друг с другом необходимыми связями. В состав моделей могут включаться источники сигналов различного вида, виртуальные регистрирующие приборы, графические средства анимации. Двойной щелчок мышью на блоке модели выводит окно со списком его параметров, которые пользователь может менять. Запуск имитации обеспечивает математическое моделирование построенной модели с наглядным визуальным представлением результатов. Пакет основан на построении блочных схем путем переноса блоков из библиотеки компонентов в окно редактирования создаваемой пользователем модели. Затем модель запускается на выполнение. Контроль осуществляется с помощью виртуальных осциллографов. Возможно моделирование сложных систем, состоящих из множества подсистем.

~ 54 ~

Пакет Simulink позволяет осуществлять исследование (моделирование во времени) поведения динамических нелинейных систем, причем введение характеристик исследуемых систем осуществлять в диалоговом режиме, путем графической сборки схемы соединений элементарных (стандартных или пользовательских) звеньев [37]. В результате такого составления получается модель исследуемой системы, которая сохраняется в файле с расширением *.mdl.

3.2.Математическая модель метода идентификации моментов инерции в силовом агрегате и ходовой системе транспортного средства

где ω&б , ω&ˆб – угловое замедление вращающихся масс автомобиля и стенда на выбеге и его оценка, a′, aˆ′ – постоянная времени систе-

мы на выбеге и ее оценка, K1 и K2 – коэффициенты усиления идентификатора.

Качество процесса идентификации a′ характеризуется относительной ошибкой оценивания

3.2.1.Блок ввода параметров испытываемого автомобиля

ипроектируемого стенда

В качестве вводимых параметров принимаем переменные из вы-

ражений (2.12), (2.17), (2.23), (2.83) и (2.86).

~ 55 ~

Условно разделим эти вводимые параметры на четыре группы:

1)параметры двигателя автомобиля;

2)параметры трансмиссии автомобиля;

3)параметры колес автомобиля;

4)параметры инерционного стенда.

Рис. 3.1. Блок ввода параметров испытываемого автомобиля и проектируемого стенда

~ 56 ~

Коэффициенты усиления идентификатора определяются по формулам [17]:

где tп – время переходного процесса идентификатора, с, − при выбеге на включенной передаче

− при выбеге на выключенной передаче

K1N = 30 × K13 » -300,

K2N = 30 × K23 » -4200.

3.2.4.Блок вывода вводимых и идентифицированных параметров

Данный блок содержит устройства вывода вводимых и идентифицированных параметров на цифровой дисплей для цифрового и дисплей осциллографа для графического отображений (рис. 3.4).

3.2.5.Математическая модель процесса идентификации относительного приведенного к беговым барабанам стенда момента инерции системы «автомобиль – стенд» и результаты моделирования

Математическая модель процесса идентификации параметра а' представляет собой соединение всех четырех ранее созданных блоков на схеме, показанной на рисунке 3.5.

~ 59 ~

Рис. 3.4. Блок вывода вводимых и идентифицированных параметров

Рис. 3.5. Математическая модель процесса идентификации относительного приведенного к валу двигателя момента инерции системы «автомобиль – стенд»

~ 60 ~