Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программного алгоритмического обеспечения системы АБС для грузовых автомобилей типа “КАМАЗ”

Сведения об участнике
ФИО
Боос Глеб Олегович
Вуз
МИЭМ федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «НИУ Высшая школа экономики»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Приборостроение. Радиотехника и электроника
Тема
Разработка программного алгоритмического обеспечения системы АБС для грузовых автомобилей типа “КАМАЗ”
Резюме
После анализа существующего технологического решения для регулирования скорости вращения колёс путем изменения давления в магистралях тормозной системы, а также изучения технологии блокировки колес при вхождении автомобиля в юз или при возникновении экстренных ситуаций, была предложена разработка антиблокировочной системы тормозов для грузовых трехосных автомобилей без прицепа с использованием контроллеров на базе импульсного релейного управления, а также управления на основе скользящего режима.
Ключевые слова
АБС, Тормозная система, Программное обеспечение, Моделирование, Аварийная ситуация, Грузовой Автомобиль
Цели и задачи
Данный проект относится к одному из направлений по разработке научно-технических решений по управлению распределением мощности в трансмиссиях грузовых автомобилей для повышения их энергоэффективности и топливной экономичности в рамках государственного заказа №14.574.21.0106 от ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса на 2014-2020 годы», приоритетное направление которых являются «Транспортные и космические системы». Данный проект выполнялся на базе научно-исследовательского университета "Южно-Уральский Государственный Университет"

Основной целью данного проекта является разработка алгоритмического обеспечения системы АБС для грузовых автомобилей. Данное обеспечение представлено в данном проекте в виде математического и имитационного моделирования движения трехосного транспортного средства, описанного определенными установленными характеристиками с использованием различных типов антиблокировочной системы. Общей целью для всего проекта является возможность установления разницы между показателями движения транспортного средства с использованием системы АБС и показателями движения транспортного средства без использования системы АБС. Для полного описания цели и задачи данного проекта необходимо установить основную задачу для системы, которая является объектов изучения данного проекта.

Задача АБС — регулировать скорость вращения колёс путём изменения давления в магистралях тормозной системы. Чтобы контролировать угловую скорость, надо знать её величину и то, как она меняется со временем. Каждое колёсо снабжено датчиком, который выдаёт электрические импульсы с частотой, пропорциональной скорости вращения колеса. Эта информация поступает в блок управления АБС.

Если во время торможения угловая скорость колеса приблизилась к нулю, электронный мозг тут же примет решение его «растормозить». Пневматический модулятор при помощи электроклапана стравит давление из магистрали и перенаправит «лишнюю» порцию тормозной жидкости в гидроаккумулятор. Давление будет снижаться до тех пор, пока колесо, снова «ухватившись» за покрытие, не раскрутится до определённой скорости. Далее ABS опять резко увеличит давление в магистрали и притормозит колесо. Цикл продолжится до тех пор, пока машина не остановится или водитель не ослабит давление на педаль до положения, когда ABS не нужна.
Введение

Заблокированные колеса автомобиля лишают водителя этого автомобиля возможности маневрирования на сложных участках трассы. Блокирование колес происходит при экстренном торможении во время вхождения транспортного средства в юз либо при резком повороте автомобиля. Заблокированные колеса автомобиля не позволят сделать маневр уклонения от препятствия, делая тормозной путь прямолинейным и куда более длинным. Опытный водитель с большим стажем или просто с очень быстрой реакцией способен в экстренной ситуации немного отжать педаль тормоза, уменьшая блокировку колес. Однако, для водителей, чей стаж вождения достаточно мал или же реакция не настолько быстрая, данная задача представляется практически невыполнимой. 

 

 

Методы и материалы

Моделирование представляет собой самую важную часть данной научной работы, так как в данном разделе можно четко и ясно определить корректность выполнения моделирования движения автомобиля, моделирования систем АБС, а также, проанализировав все полученные результаты, сделать вывод о том, необходимо ли на данную модель устанавливать спроектированную антиблокировочную систему или нет. Моделирование в данном разделе представляет собой серию опытов. Для начала мы должны определиться с трассой, на которой будет двигаться модель грузового автомобиля. Согласно ГОСТ 315070 – 2012 п.5.7 необходимо выполнить маневр «переставка», которая предназначена для определения максимальной скорости маневра при входе в поворот. 

После провдеения моледирования динамики системы проводится анализ результатов, на основе которого делается вывод о необходимости внедрения системы АБС для грузовых автомобилей.

Описание и обсуждение результатов

В данном проекте была произведена разработка алгоритмического обеспечения антиблокировочной системы для грузовых автомобилей. Для реализации подобной задачи в качестве объекта исследований был взят «КАМАЗ 65222», чьи характеристики использовались при моделировании в программной среде TruckSim. Для полученной и разработанной модели транспортного средства проектировались две системы АБС: на основе импульсного управления и на основе скользящего управления Обе эти системы оказались эффективными, что показало проведение ряд тестов на различных трассах для трехосной модели грузового автомобиля. Первая система АБС, основанная на импульсном управлении, оказала небольшое, но все же положительное значение на движение автомобиля при прохождении установленного маневра. Вторая система, основанная на скользящем управлении,  оказала большее влияние на движение, чем первая, и также, как и первая система, она оказала положительное влияние. Проведенная работа дает понимание того, что борьба с блокировкой колес является верным решением при попытке конструкторов автомобилей снизить вероятность критических исходов во время экстренных ситуаций. Антиблокировочная система на практике показала, что она является необходимой для интеграции в современные грузовые автомобили. Так как максимальная скорость грузового автомобиля обычно куда меньше, чем легкового то отрицательное воздействие антиблокировочной системе на таких поверхностях, как лед, песок и других вязких или скользких поверхностях, будет минимальным. Отсюда можно сделать вывод, что интеграция систем АБС в грузовые автомобили необходима для уменьшения критических или экстренных ситуаций.

В дальнейшем предлагаются следующие пути по совершенствованнию и продвижению данного проекта:

1) Разработка комплекса противобуксовочной системы и антиблокировочной системы на базе трехосного грузового автомобиля

2) Разработка антиблокировочной системы на основе управления по теории Букхарта

3) Разработка антиблокировочной системы на основе управления по теории Лугре

4) Модернизация и совершенствования существующей системы

5) Использование пакета симуляционного моделирования для моделирования процесса торможения и разработки антиблокировочной системы в другом программном продукте.

 

Используемые источники
1. P. M. Hart. Review of Heavy Vehicle Braking Systems Requirements (PBS Requirements). – Draft Report, 2003.
2. M. Maier. The New and Compact ABS Unit for Passenger Cars / M. Maier, K. Muller. – SAE Paper No.950757, 1996.
3. P. E. Wellstead. Analysis and Redesign of an Antilock Brake System Controller / P. E. Wellstead, L. Pettit. – IEE Proceedings Control Theory Applications, 1997. – C. 413 – 426.
4. Зимелев Г.В. Теория автомобиля. – М: Машгиз, 1959. – 254 с.
5. Калолко Л.И.. Влияние микропрофиля дороги и параметров
седельного автопоезда на ето устойчивость против боковою заноса / Л.И. Кадолко, А.В. Жуков и др. – Автомобильная промышленность, 1976. – C. 21 – 23.
6. Кадаков М.B. Renault Scenic RX4: Почти внедорожник, 2000. – 4 c.
7. Келдыш М.В. Шимми переднего колеса трехколесного шасси. – Тр. ЦАГИ, 1945. – 564 c.
Information about the project
Surname Name
Boos
Project title
Development of software algorithmic support for ABS system for trucks "KAMAZ"
Summary of the project
After analysis of existing technological solutions for controlling the rotational speed of the wheels by changing the pressure in the lines of brake system and study of the wheels lock technology when entering the vehicle to skid or in the event of emergencies, the new development of the anti-lock braking systems for three-axle vehicles trucks without trailer using the controllers on the basis of impulse relay control and management based on the sliding mode has been proposed
Keywords
ABS, Brake System, Software, Modeling, Emergency, truck