RU2640667C2 - Automated system for controlling loading device for stand tests of automotive power plants - Google Patents
Automated system for controlling loading device for stand tests of automotive power plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640667C2 RU2640667C2 RU2015156930A RU2015156930A RU2640667C2 RU 2640667 C2 RU2640667 C2 RU 2640667C2 RU 2015156930 A RU2015156930 A RU 2015156930A RU 2015156930 A RU2015156930 A RU 2015156930A RU 2640667 C2 RU2640667 C2 RU 2640667C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- block
- model
- car
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматического управления системами лабораторных стендовых испытаний автомобильных энергетических установок, в том числе комбинированных и/или многоприводных, содержащих силовые агрегаты с вращающимися валами.The invention relates to the field of automatic control of laboratory bench test systems for automotive power plants, including combined and / or multi-drive, containing power units with rotating shafts.
Известна система имитации инерции и сопротивления движению автомобиля для стендовых испытаний (US 4161116 А, 1979 г.), в которой объектом управления является соединенное с валом испытываемого агрегата нагружающее устройство, в качестве которого может использоваться электромашина постоянного или переменного тока, гидромашина или другое подобное устройство. Момент нагрузки, создаваемый им, управляется регулятором, входным сигналом которого является разность между сигналом задания скорости вращения вала испытываемого агрегата и скоростью вращения его вала, измеренной датчиком. Задание скорости вращения вала испытываемого агрегата является выходным сигналом интегрирующего звена. Входным сигналом интегрирующего звена является разность момента на валу испытываемого агрегата, измеряемого датчиком, и расчетного момента нагрузки от дороги, который является функцией сигнала задания скорости вращения вала испытываемого агрегата. Постоянная времени интегрирующего звена равна моменту инерции I, который эквивалентен массе имитируемого автомобиля.A known system of simulating inertia and resistance to movement of a car for bench tests (US 4161116 A, 1979), in which the control object is a loading device connected to the shaft of the unit under test, for which an electric machine of direct or alternating current, a hydraulic machine or other similar device can be used . The load moment created by it is controlled by a regulator, the input signal of which is the difference between the signal for setting the shaft rotation speed of the tested unit and the shaft rotation speed measured by the sensor. Setting the shaft rotation speed of the tested unit is the output signal of the integrating link. The input signal of the integrating link is the difference between the moment on the shaft of the tested unit, measured by the sensor, and the estimated load moment from the road, which is a function of the signal for setting the shaft rotation speed of the tested unit. The time constant of the integrating link is equal to the moment of inertia I, which is equivalent to the mass of the simulated car.
Недостатком системы управления является то, что она не воспроизводит работу энергоустановки при курсовом (криволинейном) движении автомобиля и не обеспечивает испытания энергоустановок с несколькими приводами и с учетом проскальзывания колес.The disadvantage of the control system is that it does not reproduce the operation of the power plant during the course (curvilinear) movement of the car and does not provide testing of power plants with several drives and taking into account wheel slippage.
Эти недостатки устранены в известной автоматизированной системе управления (US 6754615 В1, 2004 г.), объектом управления которой является нагружающее устройство (Torque Controlled Electric Load Machine), соединенное валом с испытываемым двигателем (Combustion Engine). На валу установлен датчик скорости вращения (ωR). Нагружающее устройство управляется заданием момента (Msoll), генерируемым блоком модели колеса (Tire Model). Момент нагрузки (Msoll) определяется продольной реакцией Fx колеса, которое приводится испытываемым двигателем в реальном автомобиле. Продольная реакция определяется произведением нормальной реакции Fz и коэффициента сцепления μ, который рассчитывается по характеристике сцепления шины как функция проскальзывания колеса λ. Проскальзывание λ определяется соотношением между измеренной скоростью вращения вала (ωR) и скоростью автомобиля (v), рассчитываемой в блоке модели автомобиля (Vehicle Model), в которой также рассчитывается нормальная реакция Fz. При необходимости испытаний энергоустановки с несколькими приводами колес их нагружающие устройства (Additional Load Machines) соединяются с дополнительными моделями колес (Additional Tire Models), выполняющими функции регуляторов моментов Msoll 2…Msoll n.These shortcomings were eliminated in the well-known automated control system (US 6754615 B1, 2004), the control object of which is a loading device (Torque Controlled Electric Load Machine), connected by a shaft to the tested engine (Combustion Engine). A speed sensor (ω R ) is mounted on the shaft. The loading device is controlled by a torque reference (M soll ) generated by the Tire Model. The load moment (M soll ) is determined by the longitudinal response F x of the wheel, which is driven by the engine under test in a real car. The longitudinal reaction is determined by the product of the normal reaction F z and the friction coefficient μ, which is calculated from the tire friction characteristic as a function of wheel slip λ. The slippage λ is determined by the ratio between the measured shaft rotation speed (ω R ) and the vehicle speed (v) calculated in the Vehicle Model block, in which the normal response F z is also calculated. If it is necessary to test a power plant with several wheel drives, their Additional Load Machines are connected to Additional Tire Models that act as torque regulators M soll 2 ... M soll n .
Такая система управления не является замкнутой, т.к. в ней отсутствуют средства обеспечения ее устойчивости и точности регулирования: обратные связи и регулятор(ы), в частности нет обратной связи по моменту (датчика на валу). Это критично при управлении нагружающим устройством по моменту, особенно в связи с тем, что генератор задания момента - это характеристика шины, которая имеет весьма высокую жесткость (7…15%), и проскальзывание соответствует максимальному моменту на колесе. Следовательно, требуется исключительно высокая точность измерения угловой скорости. Учитывая то, что датчик частоты вращения имеет определенную погрешность и шум, велика вероятность исказить проскальзывание и получить неверное задание момента (возможны пульсации с большой амплитудой, представляющие опасность). Также описанная в патенте система управления не воспроизводит динамику колес и силового привода, связанных с испытываемым двигателем в реальном автомобиле. Эту динамику предлагается реализовывать за счет подбора момента инерции нагружающего устройства, что усложняет подготовку системы к испытаниям и требует сменных инерционных элементов для испытаний разных двигателей. Кроме того, при данном подходе не компенсируются потери мощности в механической части нагружающего устройства.Such a control system is not closed, because it lacks the means to ensure its stability and accuracy of regulation: feedback and regulator (s), in particular, there is no moment feedback (sensor on the shaft). This is critical when controlling the load device by the moment, especially due to the fact that the torque reference generator is a characteristic of the tire, which has a very high stiffness (7 ... 15%), and slippage corresponds to the maximum moment on the wheel. Therefore, extremely high accuracy in measuring angular velocity is required. Given that the speed sensor has a certain error and noise, there is a high probability of distorting slippage and getting the incorrect torque reference (pulsations with a large amplitude that are dangerous) are possible. Also, the control system described in the patent does not reproduce the dynamics of the wheels and the power drive associated with the engine under test in a real car. It is proposed to implement this dynamics by selecting the moment of inertia of the loading device, which complicates the preparation of the system for testing and requires interchangeable inertial elements for testing different engines. In addition, with this approach, power losses in the mechanical part of the loading device are not compensated.
Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является автоматизированная система управления нагружающим устройством (Dynamometer), вал которого механически соединен с валом испытываемого силового агрегата энергоустановки, состоящей как из одного силового агрегата, так и из нескольких (US 8631693 В2, 2014 г.), содержащая:The closest analogue (prototype) of the invention is an automated loading device control system (Dynamometer), the shaft of which is mechanically connected to the shaft of the tested power unit of the power plant, consisting of both one power unit and several (US 8631693 B2, 2014), containing :
датчики скорости вращения (Speed Sensor) и крутящего момента (Torque Sensor), установленные в месте соединения валов нагружающего устройства и объекта испытаний;sensors of rotation speed (Speed Sensor) and torque (Torque Sensor) installed at the junction of the shafts of the loading device and the test object;
блок модели движения автомобиля, входным сигналом которого является расчетная продольная реакция шины (Tire Force), а выходным сигналом является расчетная скорость автомобиля (Vehicle Speed);a block of the vehicle’s motion model, the input signal of which is the calculated longitudinal reaction of the tire (Tire Force), and the output signal is the estimated vehicle speed (Vehicle Speed);
блок модели шины (Tire Simulation), вход которого соединен с выходом датчика крутящего момента (Measured Torque); первым выходным сигналом блока модели шины является расчетная продольная реакция шины (Tire Force), а вторым выходным сигналом является расчетная скорость продольного проскальзывания шины (Slip Speed);a bus model unit (Tire Simulation), the input of which is connected to the output of a torque sensor (Measured Torque); the first output signal of the tire model block is the calculated longitudinal reaction of the tire (Tire Force), and the second output signal is the calculated longitudinal slip rate of the tire (Slip Speed);
сумматор, первый вход которого соединен с выходом блока модели движения автомобиля (Wheel Speed Demand), второй вход которого соединен со вторым выходом блока модели шины, а выходным сигналом (Speed Setpoint) которого является задание скорости вращения вала нагружающего устройства;an adder, the first input of which is connected to the output of the block of the model of movement of the car (Wheel Speed Demand), the second input of which is connected to the second output of the block of the model of the tire, and the output signal (Speed Setpoint) of which is the speed of rotation of the shaft of the loading device;
регулятор скорости вращения вала (Speed Controller) нагружающего устройства, первый вход которого соединен с выходом датчика скорости вращения (Measured Speed), а второй вход соединен с выходом первого сумматора.a speed controller of the shaft rotation (Speed Controller) of the loading device, the first input of which is connected to the output of the speed sensor (Measured Speed), and the second input is connected to the output of the first adder.
В прототипе устройство имитации колеса (Wheel # Controller) включает в себя нагружающее устройство (Dynamometer) и датчики скорости вращения (Speed Sensor) и крутящего момента (Torque Sensor), а также регулятор скорости вращения вала (Speed Controller), блок модели шины (Tire Simulation) и сумматор, которые соединены между собой описанным выше образом. При этом блок модели движения автомобиля в связи с объединением динамики колеса и его привода с динамикой автомобиля интегрирован в контур управления нагружающим устройством, что является недостатком прототипа, т.к. делает весьма затруднительной замену модели движения автомобиля или ее модификацию.In the prototype, a wheel simulator (Wheel # Controller) includes a loading device (Dynamometer) and sensors of rotation speed (Speed Sensor) and torque (Torque Sensor), as well as a shaft speed controller (Speed Controller), a tire model unit (Tire Simulation) and the adder, which are interconnected as described above. In this case, the block of the car’s motion model in connection with the combination of the dynamics of the wheel and its drive with the dynamics of the car is integrated into the control circuit of the loading device, which is a disadvantage of the prototype, because makes it very difficult to replace the car’s motion model or its modification.
К недостаткам прототипа следует также отнести то, что воспроизведение работы испытываемой энергоустановки в условиях проскальзывания приводимых ею колес автомобиля осуществляется весьма приблизительно в связи со следующими особенностями системы:The disadvantages of the prototype should also include the fact that the reproduction of the test power plant under conditions of slippage of the wheels of the vehicle it brings is carried out very approximately in connection with the following features of the system:
1) в ней не воспроизводится динамика вращения колеса (и его привода), которое связано с валом испытываемой энергоустановки в реальном автомобиле. В данной системе эта динамика объединена с динамикой движения автомобиля, что является известным упрощением, выполняемым при допущении пренебрежимо малого проскальзывания колеса;1) it does not reproduce the dynamics of rotation of the wheel (and its drive), which is associated with the shaft of the tested power plant in a real car. In this system, this dynamics is combined with the dynamics of the car, which is a well-known simplification performed under the assumption of a negligible wheel slip;
2) в связи с первой особенностью системы сигнал датчика крутящего момента воздействует не на звено системы управления, связанное с динамикой вращения привода колеса, а на модель сцепления шины и опорной поверхности, что не соответствует физике процесса, имитируемого системой управления, и может в определенной мере исказить воспроизведение режимов работы энергоустановки;2) in connection with the first feature of the system, the signal of the torque sensor does not affect the control system link associated with the dynamics of rotation of the wheel drive, but the model of the tire and bearing surface, which does not correspond to the physics of the process simulated by the control system, and can to some extent distort the reproduction of power plant operating modes;
3) применяется обратное решение модели шины итерационным способом.3) the inverse solution of the tire model is applied in an iterative manner.
Задача, решаемая изобретением, направлена на реализацию устройства имитации динамики отдельного привода колес (колеса), связанных в реальном автомобиле с объектом испытаний, а также на обеспечение взаимодействия данного устройства имитации колеса с отдельной от него моделью движения автомобиля или аналогичным ей источником сигналов.The problem solved by the invention is directed to the implementation of a device for simulating the dynamics of a separate drive wheels (wheels) connected in a real car with the test object, as well as to ensure the interaction of this device to simulate a wheel with a separate vehicle motion model or a similar signal source.
Технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в повышении точности и адекватности воспроизведения нагрузочных режимов энергоустановки, которые связаны с ее работой в условиях проскальзывания приводимых ей колес автомобиля и в условиях курсового (криволинейного) движения автомобиля путем имитации динамики отдельного привода колеса.The technical result obtained by the implementation of the invention is to increase the accuracy and adequacy of the reproduction of load modes of a power plant, which are associated with its operation in the conditions of slipping of the wheels of a vehicle driven by it and in the course (curvilinear) movement of the car by simulating the dynamics of a separate wheel drive.
Другой технический результат состоит в расширении диапазона воспроизводимых системой режимов движения автомобиля путем присоединения к ней практически любых моделей движения автомобиля или аналогичных источников сигналов за счет обеспечения автономности функционирования блока модели движения автомобиля.Another technical result consists in expanding the range of vehicle driving modes reproduced by the system by attaching to it virtually any vehicle driving models or similar signal sources by ensuring the autonomy of the functioning of the vehicle driving model block.
Заявленные технические результаты достигаются тем, что в автоматизированной системе управления нагружающим устройством для стендовых испытаний автомобильных энергетических установок как минимум с одним силовым агрегатом, имеющим вращающийся вал, содержащей блок модели движения автомобиля и устройство имитации колеса, включающее в себя нагружающее устройство, вал которого механически связан с валом силового агрегата, датчик скорости вращения и датчик крутящего момента, установленные в месте соединения валов нагружающего устройства и силового агрегата, блок модели шины, сумматор и регулятор скорости вращения вала, первый вход которого соединен с выходом датчика скорости вращения, а выход - с исполнительным механизмом нагружающего устройства, согласно изобретению устройство имитации колеса дополнительно содержит блок модели привода, который в реальном автомобиле связывает вал испытываемого силового агрегата энергоустановки с колесами, и интегрирующее звено, постоянная времени которого равна моменту инерции имитируемого колеса и коэффициент усиления равен радиусу имитируемого колеса, при этом вход интегрирующего звена соединен с выходом сумматора, а выход соединен со вторым входом блока модели привода, первый вход которого соединен с выходом датчика момента, при этом первый выход блока модели привода генерирует сигнал силы тяги на колесе, являющийся функцией первого входного сигнала, а второй выход генерирует сигнал задания угловой скорости вала нагружающего устройства и является функцией второго входного сигнала, при этом первый вход сумматора соединен с первым выходом блока модели привода, второй, инвертирующий, вход сумматора соединен с первым выходом блока модели шины, вход которого соединен с выходом блока модели движения автомобиля, первый вход блока модели движения автомобиля соединен со вторым выходом блока модели шины, второй вход блока модели движения автомобиля соединен с выходом интегрирующего звена, и при этом первым выходным сигналом блока модели шины является сумма ее продольной реакции и силы сопротивления качения, вторым выходным сигналом блока модели шины является вектор составляющих ее касательной реакции, а выходным сигналом блока модели автомобиля является вектор составляющих проскальзывания шины и ее нормальная реакция.The claimed technical results are achieved by the fact that in an automated control system for a loading device for bench testing of automotive power plants with at least one power unit having a rotating shaft containing a block of a vehicle’s motion model and a wheel simulation device including a loading device whose shaft is mechanically connected with the shaft of the power unit, a speed sensor and a torque sensor installed at the junction of the shafts of the loading devices and a power unit, a tire model unit, an adder and a shaft rotation speed controller, the first input of which is connected to the output of the rotation speed sensor, and the output to the actuator of the loading device, according to the invention, the wheel simulation device further comprises a drive model unit, which in a real vehicle the shaft of the tested power unit of the power plant with wheels, and an integrating link whose time constant is equal to the moment of inertia of the simulated wheel and the gain is equal to a simulated wheel, while the input of the integrating link is connected to the output of the adder, and the output is connected to the second input of the drive model unit, the first input of which is connected to the output of the torque sensor, while the first output of the drive model unit generates a signal of traction on the wheel, which is a function of the first input signal, and the second output generates a signal for setting the angular velocity of the shaft of the loading device and is a function of the second input signal, while the first input of the adder is connected to the first output of the drive model block, the second inverting input of the adder is connected to the first output of the tire model block, the input of which is connected to the output of the car model block, the first input of the car model block is connected to the second output of the tire model block, the second input of the car model block is connected to the output of the integrating unit, and the first output signal of the tire model block is the sum of its longitudinal reaction and the rolling resistance force, the second output signal of the tire model block is the vector of its tangent reaction components ns and the output unit is a vehicle model vector components of tire slippage and its normal response.
В частных случаях реализации изобретения:In particular cases of the invention:
- при испытании энергетической установки с несколькими связанными между собой силовыми агрегатами с каждым из агрегатов соединено индивидуальное устройство имитации колеса, подключенное к единому блоку модели движения автомобиля, выполненному при этом с дополнительной функцией координации нагрузочных режимов испытываемых силовых агрегатов;- when testing a power plant with several interconnected power units, an individual wheel simulation device is connected to each of the units, connected to a single block of the vehicle’s motion model, which was performed with the additional function of coordinating the load conditions of the tested power units;
- для обеспечения имитации управляемого курсового движения автомобиля к третьему входу блока модели движения автомобиля подключен источник сигнала угла поворота рулевого колеса.- to provide a simulation of controlled directional movement of the car, a signal source of the angle of rotation of the steering wheel is connected to the third input of the block of the model of car movement.
На представленных чертежах: на фиг. 1 дана схема предлагаемой автоматизированной системы управления; на фиг. 2 - пример исполнения системы при испытании энергоустановки с несколькими силовыми агрегатами; на фиг. 3 и 4 - пример реализации изобретения: схема комбинированной энергетической установки грузового автомобиля и примерная схема испытаний этой установки с предлагаемой автоматизированной системой управления нагрузочными режимами; на фиг. 5 представлены показатели работы силового привода КЭУ, полученные при ее стендовых испытаниях с воспроизведением криволинейного движения, и показатели работы системы управления стендом.In the drawings: in FIG. 1 is a diagram of the proposed automated control system; in FIG. 2 - an example of a system when testing a power plant with several power units; in FIG. 3 and 4 - an example implementation of the invention: a scheme of a combined power plant of a truck and an example test circuit of this plant with the proposed automated control system for load conditions; in FIG. 5 shows the performance indicators of the power drive of the KEU obtained during its bench tests with reproduction of curvilinear motion, and the performance indicators of the control system of the bench.
В предлагаемой автоматизированной системе управления (фиг. 1) объектом управления является нагружающее устройство 1, вал которого механически соединен с валом объекта испытаний - силовым агрегатом 2 энергоустановки. В месте соединения валов нагружающего устройства 1 и силового агрегата 2 установлены датчик скорости вращения 3 и датчик крутящего момента 4. В нагружающее устройство 1 поступает управляющий сигнал u, который генерируется регулятором 5 скорости вращения вала нагружающего устройства 1. Первый вход регулятора скорости вращения вала 5 соединен с выходом датчика скорости вращения 3. Со вторым входом регулятора скорости вращения вала 5 соединен второй выход блока 6 модели привода, генерирующий сигнал задания ω* скорости вращения вала нагружающего устройства 1, который является функцией ƒ(ωк) сигнала второго входа блока модели привода 6. Первый вход блока модели привода 6 соединен с выходом датчика крутящего момента 4. Первый выход блока модели привода 6, генерирующий сигнал силы тяги на колесе Fк в функции сигнала первого входа блока модели привода 6 ƒ(T), соединен с первым входом сумматора 7. С выходом сумматора 7 соединен вход интегрирующего звена 8, постоянная времени I которого равна моменту инерции имитируемого колеса (колес), а коэффициент передачи k равен радиусу имитируемого колеса. Выход интегрирующего звена 8, генерирующий сигнал скорости вращения колеса ωк, соединен со вторым входом блока модели привода 6. Со вторым, инвертирующим, входом сумматора 7 соединен первый выход блока 9 модели шины, который генерирует сигнал суммы продольной реакции шины Rx и силы сопротивления качения Ff. Нагружающее устройство 1, датчик скорости вращения 3, датчик крутящего момента 4 и блоки 5-9 образуют устройство имитации колеса (УИК) 10. Введение в УИК 10 блока 6 модели привода и интегрирующего звена 8, а также способ их соединения с сумматором 7 и способ соединения сумматора 7 с блоком 9 модели шины позволяют выполнять имитацию динамики отдельного привода колеса, связанного в реальном автомобиле с объектом испытаний 2, что невозможно осуществить в приведенных аналогах.In the proposed automated control system (Fig. 1), the control object is a
Со вторым выходом блока 9 модели шины, генерирующим вектор составляющих ее касательной реакции (например, продольную реакцию Rx, боковую реакцию Ry и стабилизирующий момент Tz), соединен первый вход блока 11 модели движения автомобиля. Второй вход блока 11 соединен с выходом интегрирующего звена 8, при этом третий вход блока может быть соединен с источником (не показан) сигнала угла поворота рулевого колеса (р.к.).With the second output of the
Выход блока 11 модели движения автомобиля, генерирующий вектор составляющих проскальзывания шины (например, продольное проскальзывание Sx и боковое проскальзывание Sy) и ее нормальную реакцию Rz, соединен с входом блока 9 модели шины.The output of the vehicle
Воспроизведение устройством 10 имитации колеса динамики отдельного привода колеса, а также предлагаемый способ соединения блока 9 модели шины и блока 11 модели движения автомобиля делают последний внешним источником сигналов по отношению УИК 10, что позволяет легко модифицировать содержимое блока модели движения автомобиля или заменять его аналогичными источниками сигналов (к примеру, сигналов, полученных, например, при дорожных испытаниях автомобиля), не внося изменений в УИК 10 при необходимости усложнения или упрощения режимов испытаний.Reproduction of the dynamics of a separate wheel drive by the
Объект испытаний 2 может представлять собой один из следующих силовых агрегатов энергоустановки автомобиля, имеющий выходной приводной вал: двигатель (тепловой/электрический/гидравлический); двигатель, соединенный с механической или гидромеханической трансмиссией. Нагружающее устройство 1 может представлять собой электромашину или гидромашину. Знание момента инерции и внутренних потерь нагружающего устройства 1 не требуется при использовании предлагаемой системы управления. Блок 6 модели привода содержит модель силового привода, который в реальном автомобиле располагается между силовым агрегатом энергоустановки (объект испытаний 2) и связанными с ним колесами автомобиля. Модель силового привода характеризуется переменными двух типов: кинематического (скорости вращения валов привода) и силового (крутящие моменты на валах привода). Каждому из этих типов переменных соответствует пара «вход-выход» блока модели привода 6. Функциональная связь между входом и соответствующим ему выходом отражает либо кинематические преобразующие свойства привода (передаточное число/числа), либо его силовые преобразующие свойства (передаточное число/числа, КПД).
Блок 9 модели шины содержит одну из известных моделей, отражающих сцепные свойства шины и ее сопротивление качения. Входными сигналами блока модели шины являются: составляющие ее проскальзывания и нормальная реакция Rz. На фиг. 1 в качестве примера приведены продольная Sx и боковая Sy составляющие проскальзывания, которые необходимо использовать для имитации курсового движения автомобиля. При имитации прямолинейного движения автомобиля достаточно использовать составляющую Sx. Выходными сигналами блока модели шины являются составляющие силовых факторов в контакте шины с опорной поверхностью (касательные реакции), а также ее сопротивление качения Ff. Также в качестве примера на фиг. 1 приведены силовые факторы, необходимые для имитации курсового движения автомобиля: продольная реакция Rx, боковая реакция Ry и стабилизирующий момент Tz. Для имитации прямолинейного движения автомобиля достаточно использовать реакцию Rx. Модель шины может отражать несколько шин в виде одной эквивалентной, если объект испытаний 2 приводит несколько колес или осей в реальном автомобиле.
Блок 11 модели движения автомобиля содержит одну из известных моделей прямолинейного или курсового движения автомобиля. Его входными сигналами являются касательные реакции шин автомобиля, получаемые от соответствующих моделей шины, а также скорости вращения ωк соответствующих колес. Выходными сигналами блока 11 модели движения автомобиля являются составляющие проскальзывания шин автомобиля и их нормальные реакции.
Энергоустановка 12, имеющая несколько силовых агрегатов (фиг. 2), которые связаны между собой силовыми соединениями (механическими/электрическими/гидравлическими) и/или общей системой управления, рассматривается как несколько объектов испытаний 2, 13, 15 (допускается любое число объектов испытаний). Для испытаний энергоустановки 12 к каждому объекту испытаний 2, 13, 15 присоединяется отдельное устройство 10 имитации колеса (101, 102, 103).
При этом УПК 101, 102, 103 идентичны и соединяются с общим блоком 11 модели движения автомобиля в соответствии с фиг. 1.In this case, the
Описание работы системыSystem Description
Крутящий момент Т на валу объекта испытаний 2 измеряется датчиком 4 крутящего момента и в виде сигнала отправляется в блок 6 модели привода, в котором действие крутящего момента Т пересчитывается в силу тяги Fк на колесе (колесах), которое объект испытаний 2 приводит в реальном автомобиле. Сигнал силы тяги Fк передается в первый вход сумматора 7, на второй, инвертирующий, вход которого от блока 9 модели шины передается расчетная сумма продольной реакции Rx шины и ее силы сопротивления качения Ff. Результат операции, производящейся сумматором 7, поступает на вход интегрирующего звена 8, которое вычисляет угловую скорость ωк имитируемого колеса, связанного с объектом испытаний 2, в реальном автомобиле. Результат операции, производящейся интегрирующим звеном 8, поступает на второй вход блока 6 модели привода, который пересчитывает угловую скорость ωк имитируемого колеса в сигнал задания скорости вращения ω* вала нагружающего устройства 1, передающийся затем во второй вход регулятора 5 скорости вращения вала. В качестве сигнала обратной связи в первый вход регулятора 5 передается выходной сигнал ω датчика 3 скорости вращения. В результате операций, производящихся регулятором 5 скорости вращения вала над сигналами ω* и ω, на выходе регулятора 5 генерируется управляющий сигнал u, поступающий на вход нагружающего устройства 1. Нагружающее устройство 1 создает момент нагрузки, компенсирующий расхождение значений ω и ω*, синхронизируя таким образом работу объекта испытания 2 и блока 11 модели движения автомобиля, с помощью которого воспроизводятся исследуемые режимы работы объекта испытания 2. Блок 11 модели движения автомобиля рассчитывает проскальзывание (например, компоненты проскальзывания Sx, Sy) шины автомобиля с использованием значений касательных реакций (например, Rx, Ry, Tz), получаемых от блока 9 модели шины, и значения скорости вращения колеса ωк. Рассчитанное проскальзывание определяет степень независимости динамики блока 11 модели движения автомобиля и УИК 10.The torque T on the shaft of the
При испытаниях энергоустановки 12 с несколькими силовыми агрегатами 2, 13, 14 (фиг. 2) блок 11 модели движения автомобиля автоматически координирует работу УИК 101, 102, 103 с помощью расчета проскальзываний каждой из шин, имитируемых блоком модели шины 9 каждого УИК 101, 102, 103, относительно опорной поверхности, с которой контактирует общая для всех УИК 101, 102, 103 модель автомобиля, находящаяся в блоке 11 модели движения автомобиля.When testing a
ПримерExample
Комбинированные энергоустановки представляют собой системы, комбинирующие двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с компонентами электрического или гидравлического привода, накопителем энергии (например, батареей электрохимических аккумуляторов или гидропневматическим аккумулятором) и узлами механической трансмиссии, поэтому технология КЭУ дает большие возможности для создания силовых установок с индивидуальными приводами колес. Функциональность предлагаемой системы управления нагружающими устройствами может быть наиболее полно задействована при испытаниях таких силовых установок.Combined power plants are systems combining an internal combustion engine (ICE) with components of an electric or hydraulic drive, an energy storage device (for example, a battery of electrochemical batteries or a hydropneumatic accumulator) and mechanical transmission units, therefore KEU technology provides great opportunities for creating power plants with individual drives wheels. The functionality of the proposed control system for loading devices can be most fully involved in testing such power plants.
Предлагаемая система была разработана для стендовых испытаний для исследования КЭУ грузового автомобиля (фиг. 3), который создавался в рамках опытно-конструкторских работ. КЭУ осуществляет привод задних колес автомобиля расположенными последовательно и механически соединенными ДВС 15, электромашиной 16 и автоматической коробкой передач 11, которые конструктивно объединены в один силовой агрегат 2. Привод каждого из передних колес автомобиля осуществляется электромашинами 13, 14. Аккумуляторная батарея (не показана) соединена силовой электрической сетью с электромашинами 13, 14 и 16.The proposed system was developed for bench tests for the study of KEU of a truck (Fig. 3), which was created as part of experimental design work. KEU drives the rear wheels of the car arranged in series and mechanically connected by
Нагружающие устройства 1, имитирующие режимы нагрузки агрегатов КЭУ при движении автомобиля, соединены с валами объектов испытаний 2, 13 и 14 соответственно. Обратные связи обеспечиваются датчиками, измеряющими одновременно крутящий момент Т и скорость вращения ω вала (пары датчиков (3, 4)). Программная часть системы управления нагружающими устройствами находится в электронном блоке 18.The
На фиг. 5 сверху вниз на графиках показаны следующие переменные, полученные при воспроизведении движения автомобиля в повороте:In FIG. 5 from top to bottom on the graphs shows the following variables obtained when reproducing the movement of a car in a turn:
- сигнал поворота рулевого колеса автомобиля (р.к.), который подается в блок модели автомобиля 11, находящемся в электронном блоке 18;- a signal of rotation of the steering wheel of the car (rk), which is fed into the block of the model of the
- сигналы задания скоростей вращения валов ωi* приводов и соответствующие сигналы скоростей валов ωi, измеренные датчиками скоростей вращения 3 на валах объектов испытаний 2, 13, 14;- signals for setting the shaft speeds ω i * of the drives and the corresponding signals for the shaft speeds ω i measured by the sensors of rotation speeds 3 on the shafts of
- крутящие моменты Ti на валах объектов испытаний 2, 13, 14, измеренные датчиками 4 крутящих моментов.- torques T i on the shafts of
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156930A RU2640667C2 (en) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Automated system for controlling loading device for stand tests of automotive power plants |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156930A RU2640667C2 (en) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Automated system for controlling loading device for stand tests of automotive power plants |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015156930A RU2015156930A (en) | 2017-07-05 |
RU2640667C2 true RU2640667C2 (en) | 2018-01-11 |
Family
ID=59309190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015156930A RU2640667C2 (en) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Automated system for controlling loading device for stand tests of automotive power plants |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640667C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4161116A (en) * | 1976-08-30 | 1979-07-17 | Automotive Environmental Systems, Inc. | Inertia and road load simulation for vehicle testing |
US6754615B1 (en) * | 1999-03-12 | 2004-06-22 | Avl Deutschland Gmbh | Method of simulating the performance of a vehicle on a road surface |
RU79852U1 (en) * | 2008-11-01 | 2009-01-20 | Денис Владимирович Болдырев | STAND FOR TESTING BRAKE SYSTEMS OF VEHICLES WHEELS |
RU2372600C2 (en) * | 2004-02-11 | 2009-11-10 | Эрбюс Франс | Mobile bench to test tires and method of testing |
RU119879U1 (en) * | 2012-06-13 | 2012-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | STAND FOR STUDYING THE WORKING PROCESS OF A WHEEL VEHICLE MOTOR |
US8631693B2 (en) * | 2010-12-23 | 2014-01-21 | Horiba Instruments, Inc. | Wheel slip simulation systems and methods |
-
2015
- 2015-12-30 RU RU2015156930A patent/RU2640667C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4161116A (en) * | 1976-08-30 | 1979-07-17 | Automotive Environmental Systems, Inc. | Inertia and road load simulation for vehicle testing |
US6754615B1 (en) * | 1999-03-12 | 2004-06-22 | Avl Deutschland Gmbh | Method of simulating the performance of a vehicle on a road surface |
RU2372600C2 (en) * | 2004-02-11 | 2009-11-10 | Эрбюс Франс | Mobile bench to test tires and method of testing |
RU79852U1 (en) * | 2008-11-01 | 2009-01-20 | Денис Владимирович Болдырев | STAND FOR TESTING BRAKE SYSTEMS OF VEHICLES WHEELS |
US8631693B2 (en) * | 2010-12-23 | 2014-01-21 | Horiba Instruments, Inc. | Wheel slip simulation systems and methods |
RU119879U1 (en) * | 2012-06-13 | 2012-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | STAND FOR STUDYING THE WORKING PROCESS OF A WHEEL VEHICLE MOTOR |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015156930A (en) | 2017-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109060369B (en) | Distributed electric transmission system test method, device and rack | |
EP1338882B1 (en) | Engine testing apparatus | |
EP2580566B1 (en) | Method and device for dynamometer testing of a motor vehicle | |
CN108414244B (en) | Electric automobile power assembly real vehicle simulation test bed and test method thereof | |
CN100425469C (en) | Vehicle braking system and vehicle braking method | |
EP2660581B1 (en) | System for testing and evaluating the performance and energy efficiency of the drive system of a hybrid-electric automotive vehicle | |
KR101835833B1 (en) | Torsion test device | |
JP6552624B2 (en) | Method and apparatus for carrying out a test run on a test bench | |
CN101978252B (en) | Vehicle velocity control device | |
CN109305213B (en) | Steering system and method for generating haptic torque | |
CN102305715A (en) | Dynamic load simulating device and method for automobile power system test | |
CN104635510A (en) | Control system model using retarder and exhaust brake for combined braking and building method of control system model | |
US11313762B2 (en) | Dynamometer control device | |
JP6492514B2 (en) | Powertrain test equipment | |
CN103048148A (en) | Semi-physical simulation test platform of high-power tractor electro-hydraulic suspension system | |
US20230304897A1 (en) | Test bed for testing a real test object in driving operation | |
JP2013142633A (en) | Electric-vehicle testing apparatus | |
CN112269093B (en) | Electric drive assembly test system and test method of electric drive assembly test system | |
CN114258480B (en) | Method for operating a test stand | |
RU2640667C2 (en) | Automated system for controlling loading device for stand tests of automotive power plants | |
CN109656235B (en) | Vehicle control unit in-loop simulation test system and control method thereof | |
Quanan et al. | Research on rapid testing platform for TCU of automated manual transmission | |
CN108275144B (en) | System and method for propulsion system control | |
Fajri et al. | Test bench for emulating electric-drive vehicle systems using equivalent vehicle rotational inertia | |
JP2647576B2 (en) | Electric inertia compensation controller for driving test machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201231 |