Математическое моделирование автоматического управления силовой установкой трактора

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Ведущие производители сельскохозяйственных тракторов имеют линейке своей продукции машины с автоматическими коробками перемены передач. Разработка конструкции данного типа трансмиссий, системы управления и алгоритма ее работы является актуальной технической задачей.

В статье рассмотрены вопросы математического моделирования работы автоматической трансмиссии колесного трактора и системы автоматического управления трансмиссией.

Цель работы – определение оптимальных законов автоматического управления двигателем и трансмиссией колесного сельскохозяйственного трактора на различных режимах работы с применением цифровой модели трансмиссии трактора.

Метод исследования. Моделирование условий работы выполнено в программе Matlab и его приложениях – Simulink, Simscape. При этом при помощи фундаментальных блоков данных приложений созданы модели физических компонентов коробки перемены передач и двигателя машины, а также системы управления силовой передачей трактора.

Результаты. Рассмотрен порядок применения пакета программ MATLab – Simulink, Simscape для математического моделирования управления работой трансмиссией. С помощью разработанной математической модели проведена симуляция работы силовой установки трактора в основных режимах работы с целью оптимизации характеристик системы управления.

Заключение. Научная новизна исследования заключается в выборе и оптимизации законов управления трансмиссией в соответствии с требованиями, предъявляемыми к сельскохозяйственным тракторам с автоматической ступенчатой коробкой передач.

Практическая ценность исследования заключается в возможности использования предложенных законов управления для разработки системы управления трансмиссией новых тракторов с автоматической ступенчатой коробкой передач.

Об авторах

Сергей Иванович Худорожков

Санкт-Петербургский политехнический университет

Email: xcu-55@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5646-2998
SPIN-код: 4405-9649

д-р техн. наук , профессор Высшая школа транспорта

Россия, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Андрей Александрович Красильников

Санкт-Петербургский политехнический университет

Email: a_kr36@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8680-3175
SPIN-код: 4268-7732

канд. техн. наук, доцент Высшая школа транспорта

Россия, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Матвей Сергеевич Губачев

Санкт-Петербургский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: matvey1596@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7206-1385
SPIN-код: 5915-4536

инженер, Высшая школа транспорта

Россия, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Список литературы

  1. Chancellor W.J., Thai N.C. Automatic control of tractor transmission ratio and engine speed // Transaction of the ASAE. 1984. Vol. 27, N 3. P. 642–646.
  2. Ксеневич И.П., Тарасик В.П. Системы автоматического управления ступенчатыми трансмиссиями тракторов. Москва: Машиностроение, 1979.
  3. Губачев М.С. Оптимизация автоматического управления двигателем и трансмиссией сельскохозяйственного колесного трактора.: выпускная квалификационная работа магистра. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2020.
  4. Newman K., Kargul J., Barba D. Development and Testing of an Automatic Transmission Shift Schedule Algorithm for Vehicle Simulation // SAE International Journal of Engines. 2015. Vol. 8, N 3. P. 1417–1427. doi: 10.4271/2015-01-1142
  5. Lei Y., Liu K., Zhang Y., et al. Adaptive Gearshift Strategy Based on Generalized Load Recognition for Automatic Transmission Vehicles // Mathematical Problems in Engineering. 2015. Vol. 2015, P. 1–12. doi: 10.1155/2015/614989
  6. Ngo D.V. Gear shift strategies for automotive transmissions. Gear shift strategies for automotive transmissions [Phd Thesis]. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2012. Available from: https://research.tue.nl/en/publications/gear-shift-strategies-for-automotive-transmissions Accessed: Jun 13, 2022.
  7. Liangjiea G., Tiezhub Z., Yongzhic M. Shift Schedule of Automatic Transmission of Construction Vehicle Based on Matlab/Simulink. Proceedings of AMEII 2016; 2016 April 9–10; Hangzhou, Zhejiang, China. Available at: https://www.atlantis-press.com/article/25854676.pdf Accessed: Jun 13, 2022.
  8. Петров В.А. Автоматические системы транспортных машин. Москва: Машиностроение, 1974.
  9. Ксеневич И.П., Тарасик В.П. Теория и проектирование автоматических систем: учебник для студентов высш. учебн. заведений. Москва: Машиностроение, 1996.
  10. The MathWorks, Inc. Simscape User’s Guide [Internet]. Available from: https://manualzz.com/doc/4120719/simscape-user-s-guide Accessed: Jun 13, 2022.
  11. The MathWorks, Inc. Using SIMULINK [Internet]. Available from: https://manualzz.com/doc/863459/using-simulink Accessed: Jun 13, 2022.
  12. Hoodorozhkov S., Demidov N., Krasilnikov A. Dynamics of Working Processes in Automatic Transmission of Tractors // International Review of Mechanical Engineering (IREME). 2020. Vol. 14, N 2. doi: 10.15866/ireme.v14i2.18264
  13. Демидов Н.Н., Красильников А.А., Худорожков С.И. Исследование процесса переключения в коробке перемены передач трактора // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2020. Т. 17, № 1. С. 58–71. doi: 10.26518/2071-7296-2020-17-1-58-71
  14. Двигатели ЯМЗ-536, ЯМЗ-5361, ЯМЗ-5362, ЯМЗ-5363, ЯМЗ-5364: Руководство по эксплуатации 536.3902150 РЭ. [Электронный документ] Режим доступа: http://izh-maz.ru/data/documents/536.3902150-RE.pdf Дата обращения: 13.06.2022.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Теоретическая тяговая характеристика трактора с автоматическим переключением передач.

Скачать (62KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Лучевая диаграмма двух смежных передач трактора.

Скачать (97KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Simulink-Simscape модель машинно-тракторного агрегата.

Скачать (115KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Подсистема Driver.

Скачать (25KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграмма состояний выбранного режима.

Скачать (94KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Блок-схема подсистемы Actuators.

Скачать (86KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Структура блока Body.

Скачать (76KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Расчетная схема трактора с крюковой нагрузкой.

Скачать (45KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Параметры рабочих процессов трактора с САУ на режиме максимальной мощности.

Скачать (151KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Реализация режима постоянной мощности.

Скачать (45KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».