Автоматическое управление системами автомобиля

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра Автомобильного транспорта

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМАМИ АВТОМОБИЛЯ

специальности 07.09.0258 “Автомобили и автомобильное хозяйство”

Выполнил: ст. гр. АВ-51зКалашников

Проверил: доц. Долгин. В. П.

Севастополь 2010

ЗАДАНИЕ

Для подвески автомобиля указанной модели (выбрать в соответствии с вариантом)

1. построить переходную h ( t ) (исследование подвески во временной области) и

2. частотные характеристики (исследование подвески в частотной области) A ( w ), F ( w ), Jm ( w ), Re ( w ), Jm ( Re ( w )) в диапазоне частот от Wmin = Wr /10 рад/с до Wmax = Wr *10 рад/с.

ЧАСТОТНЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ МОДЕЛИ

Ст. гр. АВ-51з Калашников

Рисунок 1.1 – Кинематические схемы подвески автомобиля

Обозначения:

W – передаточная функция,

R(w)- вещественная частотная характеристика,

M(w)- мнимая частотная характеристика,

A(w)- амплитудная частотная характеристика,

F(w)- фазовая частотная характеристика,

ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ

W = b0/(a0+a1*p+a2*p^2);

A0 = c:a1:=L:a2:=m:b0:=c:

Yu = x*limit(W, p=0);

ПАРАМЕТРЫ ПОДВЕСКИ

Ma – 10185 Масса автомобиля

Mg -5000Грузоподъемность

Kz – 0 Коэффициент загрузки

Dh – 0.1 Осадка под нагрузкой

Xi – 0,5 Коэффициент демпфирования (комфортности, xi =0,3..0,8)

M = (Ma+Mg*Kz)/4;

C = evalf(Mg*9.81/Dh)/4;

L = 2*xi*c*sqrt(m/c);

ПЕРЕХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЕВ

При вычислениях переходной характеристики звена операторным методом необходимо выполнить следующие действия.

Получить изображение X (p ) по Лапласу входного сигнала X (t ) в соответствии с определением

X (p ) => L{X (t ) },

Что в терминах математического пакета MAPLEwith( inttrans ) имеет вид

Lx:=laplace(X, t,p); (Lx =X (p ), X =X (t )).

Найти изображение выходного сигнала Y (p ) => X (p )*W (p ).

Перейти от изображения по Лапласу выходного сигнала Y (p ) к оригиналу Y (t ) в соответствии с определением

Y (t ) => L-1 {Y (p ) },

Что в терминах математического пакета MAPLEwith( inttrans ) имеет вид

Px:=invlaplace(Lx*W, p,t); (Px =X (t ), W =W (p )).

Таблица – Переходные характеристики

Аналитическое решение
Тип звенаПередаточная функцияПереходная характеристика [1, с.92 ] , [ 2, c. 296]

Коебательное

ξ < 1

.

Апериодическое,

ξ ≥ 1

; ; ; ; ; .

РЕШЕНИЕ

1. Исследование во временной области

> # Блок 1

Restart;

With(stats):

With(inttrans):

№:=051355; # НОМЕР ЗАЧЕТНОЙ КНИЖКИ

Randomize(№); # ВАРИАНТ ЗАДАНИЯ

N:=10:

T1:=time():

№=051355

051355

> # Блок 2

# Передаточная функция

W:= b0/(a0+a1*p+a2*p^2);

A0:= c:a1:=L:a2:=m:b0:=c:

Yu:=x*limit(W, p=0);

> # Блок 3

# ПАРАМЕТРЫ ПОДВЕСКИ

Ma:=6135: # Масса автомобиля

Mg:=5000: # Грузоподъемность

Kz:=0; # Коэффициент загрузки

Dh:=0.10: # Осадка под нагрузкой

Xi:=0.5: # Коэффициент демпфирования (xi=0,3..0,8)

M := evalf((Ma+Mg*Kz)/4);

C := evalf(Mg*9.81/Dh)/4;

#c:=c/2;

Xi:=xi/1.5:

L := 2*xi*sqrt(m*c);

T:=sqrt(m/c);

> # Блок 4

# Переходная характеристика

x:=1: # Скачок

Lx:=laplace(x, t,p); # Изображение сигнала

Px:=invlaplace(Lx*W, p,t); # Обратное преобразование Лапласа

> # Блк 5

# Графики переходной характеристики

T0:=15*T: # Время переходного процесса

Tr:=1.35: # Время регулирования

G1:=plot([tr, J,J=0..subs(t=tr, Px)],linestyle=2):

G2:=plot(Px, t=0..t0,linestyle=4,thickness=4):

G3:=plot(Yu*1.05,t=0..t0,linestyle=4):

G4:=plot(Yu*0.95,t=0..t0,linestyle=4):

G5:=plot(Yu, t=0..t0,linestyle=4):

Plots[display]({G1,G2,G3,G4,G5},title=”Переходнаяхарактеристика”);

# Блок 6

# Перерегулирование

Max:=maximize(Px, t=0..t0):

Kz:=Kz;

C :=c;

L:=L;

Per:=Max-x;

Tr:=tr;

2. Частотные характеристики

> # Блок 6

# ОПИСАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

P:=I*w:

R(w):=evalc(Re(W));

M(w):=evalc(Im(W));

A(w):=abs(W);

F(w):=argument(W);

> # Блок 7

# ДИАПАЗОН ЧАСТОТ

T:=sqrt(a2/a0):

Wr:=evalf(sqrt(1-2*xi^2)/T); # [1,стр.117]

Wmax:=Wr*10; Wmin:=Wr*.1;

> # Блок 8

# ГОДОГРАФ

G:=plot([R(w),M(w), w=0..Wmax],color=red, style=line, thickness=3):

Plots[display]({G},title=’ГОДОГРАФ ‘);

> # Блок 9

# ОПИСАНИЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИХ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

G1:=plot([log10(w),R(w), w=Wmin..Wmax],

Color=red, linestyle=4,thickness=3,legend=”R(w)”): # ВЧХ

G2:=plot([log10(w),M(w), w=Wmin..Wmax],

color=blue, style=line, thickness=3,legend=”M(w)”): # МЧХ

G3:=plot([log10(w),A(w), w=Wmin..Wmax],

color=red, linestyle=4,thickness=3,legend=”A(w)”): # АЧХ

G4:=plot([log10(w),F(w), w=Wmin..Wmax],

color=black, style=line, thickness=3,legend=”F(w)”): # ФЧХ

> # Блок 10

# ГРАФИКИ ЛАЧХ [A(w)] и ЛФЧХ [F(w)]

G:=1.01:

Am:=evalf(1/(xi*sqrt(1-xi^2)*2)); # [1, с.117]

G5:=plot([log10(w),Am, w=Wr/g..Wr*g],style=point,

symbol=circle, symbolsize=15,legend=”Am”):

G6:=plot([log10(Wr),J, J=0..Am],linestyle=2,legend=”Wm”):

G7:=plot([log10(w),-Pi, w=Wmin..Wmax],linestyle=4,legend=”Pi”):

Plots[display]({G3,G4,G5,G6,G7},title=’ЛАЧХиЛФЧХ’);

Рисунок 1. 3 – ГрафикиЛАЧХ и ЛФЧХ

# Блок 11

# ГРАФИКИ ЛВЧХ [R(w)] и ЛМЧХ [M(w)]

Plots[display]({G1,G2},title=’ЛВЧХиЛМЧХ’);

Kz:=Kz;

L:=L;

C:=c;

Wr:=Wr;

Рисунок 1. 4 – ГрафикиЛВЧХ и ЛМЧХ

Выводы:Для указанных параметров системы переходный процесс имеет колебательный характер. Время окончания переходного процесса на уровне 5% – менее 3,4с.

Перерегулирование составляет величину менее 0,5

Приложение

Выпускается Московским автозаводом имени Лихачева с 1986г. Кузов – деревянная платформа армейского типа с откидным задним бортом, в решетках боковых бортов вмонтированы откидные скамейки на 16 посадочных мест, имеется средняя съемная скамейка на 8 мест, предусмотрена установка дуг и тента. Кабина – трехместная, расположена за двигателем, сиденье водителя – регулируемое по длине, высоте, наклону подушки и спинки.

Основной прицеп СМЗ-8325 (армейский).

Модификация автомобиля:

– ЗИЛ-131НА – автомобиль с неэкранированным и негерметизированным электрооборудованием;

– ЗИЛ-131НС и ЗИЛ-131НАС – исполнение ХЛ для холодного климата (до минус 60°С).

По заказу автомобили ЗИЛ-131Н могут выпускаться в виде шасси без платформы для монтажа различных кузовов и установок.

С 1966 до 1986 гг. выпускался автомобиль ЗИЛ-131.

Грузоподъемность:5000

По BCPNf видам дорог и местности 3750 кг.

По дорогам с асфальтобетонным покрытием (без прицепа) 5000 кг.

Снаряж. масса (без лебедки) 6135 кг.

В том числе:

На переднюю ось 2750 кг.

На тележку 3385 кг.

Полная масса 10185 кг.

В том числе:

На переднюю ось 3060 кг.

На тележку 7125 кг.

Допустимая полная масса прицепа при массе груза автомобиля 3750 кг:

По всем видам дорог и местности 4150 кг.

По дорогам с асфальтобетонным покрытием 6500 кг.

Приведенные ниже показатели даны для автомобиля полной массой 10185 кг и автопоезда с прицепом полной массой 4150 кг.

Макс, скорость автомобиля 85 км/ч.

То же, автопоезда 75 км/ч.

Время разгона автомобиля до 60 км/ч 50 с.

То же, автопоезда 80 с.

Выбег автомобиля с 50 км/ч 450 м.

Макс. преодолеваемый подъем автомобилем 60 %

То же, автопоездом 36 %

Тормозной путь автомобиля с 50 км/ч 25 м.

То же, автопоезда 25,5 м.

Контрольный расход топлива, л/100 км, при скорости 60 км/ч:

Автомобиля 35,0 л.

Автопоезда 46,7 л.

Глубина преодолеваемого брода с твердым дном при номинальном давлении воздуха в тинах:

Без подготовки 0,9 м.

С предварительной подготовкой (автомобиля ЗИЛ-13 1Н) продолжительностью не более 20 мин 1,4 м.

Радиус поворота:

По внешнему колесу 10,2 м.

Габаритный 10,8 м.

Библиографический список

Долгин В. П. Автоматическое управление техническими и технологическими системами и объектами. Методы анализа систем и объектов / В. П. Долгин.- Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2003. – 404 с.


Автоматическое управление системами автомобиля