RU2645487C2 - Mechatronic system for controlling movement of high-speed track vehicle - Google Patents
Mechatronic system for controlling movement of high-speed track vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645487C2 RU2645487C2 RU2015154151A RU2015154151A RU2645487C2 RU 2645487 C2 RU2645487 C2 RU 2645487C2 RU 2015154151 A RU2015154151 A RU 2015154151A RU 2015154151 A RU2015154151 A RU 2015154151A RU 2645487 C2 RU2645487 C2 RU 2645487C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- engine
- transmission
- gearbox
- gear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K31/00—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Non-Deflectable Wheels, Steering Of Trailers, Or Other Steering (AREA)
- Control Of Transmission Device (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано при синтезе систем управления движением быстроходных гусеничных машин (БГМ), оснащенных дизельным двигателем со всережимным регулятором, гидромеханической трансмиссией (ГМТ) и дифференциальным механизмом поворота с гидрообъемным приводом.The invention relates to the field of transport engineering and can be used in the synthesis of motion control systems of high-speed tracked vehicles (BGM), equipped with a diesel engine with an all-mode controller, hydromechanical transmission (HMT) and a differential rotation mechanism with a hydrostatic drive.
Известна система управления движением танка Ml-Abrams фирмы Allison (аналог, Теория и конструкция танка. - Т. 5. Трансмиссии военных гусеничных машин. - М.: Машиностроение, 1985. 367 с. Рис. 2.25, стр. 55), которая содержит тепловой двигатель со всережимным регулятором, входной редуктор, соединяющий двигатель с гидромеханической трансмиссией состоящей из гидротрансформатора и механической коробки передач. Ведомый вал гидромеханической трансмиссии соединен с эпициклическими шестернями двух суммирующих планетарных рядов. Водила этих рядов соединены с ведущими колесами. Солнечные шестерни суммирующих рядов соединены через дифференциальный механизм с гидромотором гидрообъемной передачи, который в свою очередь гидравлически соединен с регулируемым гидронасосом. Регулирование скорости поступательного движения машины осуществляется изменением подачи топлива, выбором номера передачи. Регулирование кривизны траектории движения и угловой скорости поворота (соответственно и курсового угла) осуществляется изменением передаточного числа регулируемой гидрообъемной передачи. Привод гидронасоса этой передачи осуществляется от ведомого вала гидромеханической трансмиссии, что, по мнению специалистов США, обеспечивает высокую управляемость.Known system for controlling the movement of the tank Ml-Abrams company Allison (analogue, Theory and design of the tank. - T. 5. Transmission of military tracked vehicles. - M .: Engineering, 1985. 367 S. Fig. 2.25, p. 55), which contains a thermal engine with an all-mode controller, an input gearbox connecting the engine to a hydromechanical transmission consisting of a torque converter and a mechanical gearbox. The driven shaft of the hydromechanical transmission is connected to the epicyclic gears of two summing planetary gears. Drove these rows are connected to the drive wheels. The sun gears of the summing rows are connected through a differential mechanism to a hydraulic motor of a hydrostatic transmission, which, in turn, is hydraulically connected to an adjustable hydraulic pump. The speed control of the translational movement of the machine is carried out by changing the fuel supply, the choice of gear number. The curvature of the trajectory and the angular velocity of rotation (respectively, and the course angle) are controlled by changing the gear ratio of the adjustable hydrostatic transmission. The hydraulic pump of this transmission is driven by a driven shaft of a hydromechanical transmission, which, according to US experts, provides high controllability.
Недостаток этой системы состоит в том, что при движении гусеничной машины со значительным сопротивлением, например на подъемах, частота вращения турбины снижается и производительность гидронасоса может быть не достаточной для выполнения поворота машины.The disadvantage of this system is that when a tracked vehicle with significant resistance, for example, on elevations, moves, the turbine speed decreases and the performance of the hydraulic pump may not be sufficient to complete the rotation of the machine.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является система управления поворотом БМП-3, прототип (Боевая машина пехоты БМП-3. Руководство по эксплуатации. 4.1. Техническое описание. - Ростов-на-Дону: Изд-во ООО БелРусь, 2010 г. - рис. 6.6, стр. 295, рис. 7.5, стр. 327-329). В этой системе привод гидронасоса гидрообъемного привода осуществляется от вала двигателя.The closest in technical essence and the achieved result is the BMP-3 rotation control system, prototype (BMP-3 infantry fighting vehicle. Operation manual. 4.1. Technical description. - Rostov-on-Don: BelRus LLC publishing house, 2010 - Fig. 6.6, p. 295, Fig. 7.5, p. 327-329). In this system, the hydraulic pump of the hydrostatic drive is driven from the motor shaft.
Регулирование кривизны траектории движения и угловой скорости поворота (соответственно, и курсового угла) осуществляется изменением передаточного числа регулируемого насоса гидрообъемной передачи. Управление гидрообъемным приводом осуществляется командным органом (штурвалом). Особенность этой системы управления состоит в том, что при заблокированном гидротрансформаторе чувствительность кривизны траектории движения машины к управляющему воздействию снижается с ростом номера передачи включенной в трансмиссии. При уменьшении частоты вращения вала двигателя при возрастании сопротивления движению машины или при уменьшении подачи топлива водителем происходит разблокировки гидротрансформатора. В этих условиях кривизна траектории движения машины существенно возрастает. Регулирование скорости поступательного движения машины осуществляется водителем путем изменением подачи топлива, выбором номера передачи, а также автоматически гидротрансформатором.The curvature of the trajectory and the angular velocity of rotation (respectively, and the heading angle) are controlled by changing the gear ratio of the variable displacement pump. The hydrostatic drive is controlled by a command body (helm). A feature of this control system is that when the torque converter is locked, the sensitivity of the curvature of the machine’s trajectory to the control action decreases with an increase in the gear number included in the transmission. With a decrease in the frequency of rotation of the engine shaft with an increase in resistance to movement of the machine or with a decrease in the fuel supply by the driver, the torque converter is unlocked. Under these conditions, the curvature of the trajectory of the machine increases significantly. The speed control of the translational movement of the machine is carried out by the driver by changing the fuel supply, selecting the gear number, and also automatically by the torque converter.
Водитель, воздействуя посредством приводов управления на гидропривод, изменяет режим его работы и тем самым изменяет направление движения машины. При этом контроль за поведением машины осуществляет водитель. Для компенсации возникающих отклонений траектории водитель воздействует на органы управления, пытаясь реализовать требуемую траекторию движения с необходимой для безопасности точностью. Однако вследствие ограниченности психофизиологических свойств водителя, его утомляемости в процессе длительного движения, принятые решения и реализуемое им управляющее воздействие характеризуется большим количеством ошибок. В частности, в процессе движения машины на определенной передаче при изменении направления дороги водитель оценивает ситуацию, прогнозирует траекторию движения машины и принимает решение, поворачивая штурвал на некоторый угол. Для ограничения скоростного режима по условиям безопасности движения в повороте водитель интуитивно снижает скорость движения машины уменьшением подачи топлива и (или) включением остановочных тормозов. При этом снижается угловая скорость вала двигателя и его мощность. Снижение угловой скорости двигателя приводит к разблокировке гидротрансформатора. В соответствии со свойствами рассматриваемой системы управления поворотом, приведенными выше, возрастает чувствительность кривизны траектории к управляющему воздействию. Увеличение кривизны траектории сопровождается ростом мощности сопротивления повороту, приводит к перегрузке, заглоханию двигателя и остановке машины. Следовательно, управляющее действие по снижению скорости движения перед входом в поворот является ошибочным. В этом и состоит основной недостаток системы. Для устранения этого недостатка - предотвращения заглохания двигателя при ошибочных действиях водителя, в привод управления топливным насосом высокого давления дополнительно включается мотор-редуктор, который крепится через подшипниковую опору к неподвижному основанию, образуя двуплечий дифференциальный рычаг. Кроме того, в привод управления золотниковой коробкой переключения передач в трансмиссии включается второй мотор-редуктор. Блоки управления мотор-редукторов электрически соединяются с бортовым компьютером информационно-измерительной и управляющей системы трансмиссии.The driver, acting through the control drives on the hydraulic actuator, changes the mode of its operation and thereby changes the direction of movement of the machine. At the same time, the driver controls the behavior of the machine. To compensate for arising deviations of the trajectory, the driver acts on the controls, trying to implement the required trajectory with the accuracy necessary for safety. However, due to the limited psychophysiological properties of the driver, his fatigue during a long drive, the decisions made and the control action he implements are characterized by a large number of errors. In particular, during the movement of the car in a certain gear with a change in the direction of the road, the driver evaluates the situation, predicts the trajectory of the car and makes a decision by turning the helm at a certain angle. To limit the speed mode in terms of traffic safety in a corner, the driver intuitively reduces the speed of the machine by reducing the fuel supply and (or) turning on the stopping brakes. This reduces the angular velocity of the motor shaft and its power. A decrease in the angular speed of the engine unlocks the torque converter. In accordance with the properties of the considered rotation control system described above, the sensitivity of the curvature of the trajectory to the control action increases. An increase in the curvature of the trajectory is accompanied by an increase in the power of resistance to rotation, which leads to overload, engine stalling and a machine stop. Therefore, the control action to reduce the speed of movement before entering the turn is erroneous. This is the main disadvantage of the system. To eliminate this drawback - to prevent engine stalling during erroneous actions of the driver, a gear motor is additionally included in the high-pressure fuel pump control drive, which is mounted through the bearing support to a fixed base, forming a two-arm differential lever. In addition, a second gear motor is included in the control gear of the spool gearbox in the transmission. The control units of the gearmotors are electrically connected to the on-board computer of the information-measuring and transmission control system.
Схема предложенной системы управления движением приведена на фиг. 1. Система содержит дизельный двигатель 1 со всережимным регулятором топливного насоса высокого давления 2, входной редуктор 3, соединяющий двигатель 1 с гидромеханической трансмиссией, состоящей из гидротрансформатора 4 и механической коробки передач 5. Ведомый вал гидромеханической трансмиссии соединен с эпициклическими шестернями двух суммирующих планетарных рядов (СПР) 6. Водила этих рядов через бортовой редуктор 7 соединены с ведущими колесами 8, которые через гусеницы соединяются с грунтом. Солнечные шестерни суммирующих рядов 6 соединены через вал 9 дифференциального механизма с гидромотором 10 гидропривода, который в свою очередь гидравлически соединен с регулируемым гидронасосом 11. Ведущий вал гидронасоса 11 кинематически соединен с валом двигателя 1, а ведомый вал гидромотора 10 кинематически соединен с валом 9 дифференциального механизма поворота. На валу 9 расположены шестерни, кинематически соединенные с солнечными шестернями СПР 6 одного борта БГМ через промежуточную шестерню, а второго борта - непосредственно.A diagram of the proposed motion control system is shown in FIG. 1. The system comprises a
Первый канал управления гидронасоса 11 - (1) кинематически, через систему тяг соединен с задающим (командным) органом управления поворотом 12 (штурвалом). С бортовым компьютером 13 электрически соединены сенсоры положения и перемещения штурвала 14 (αшт), педали подачи топлива 15 (αпт), частоты вращения вала двигателя 16 (nд). Ведомые элементы дифференциального механизма кинематически соединены с солнечными шестернями СПР 6. В привод управления топливным насосом высокого давления 2 дополнительно включается мотор-редуктор 17, который крепится через подшипниковую опору 18 к неподвижному основанию 19, образуя двуплечий дифференциальный рычаг. Кроме того, в привод управления золотниковой коробкой 20 переключения передач в трансмиссии включается второй мотор-редуктор 21. Блоки управления первым и вторым мотор-редукторами 17 и 21 электрически соединяются с выходом бортового компьютера 13 информационно-измерительной и управляющей системы трансмиссии.The first control channel of the hydraulic pump 11 - (1) kinematically, through a rod system, is connected to the master (command) control element of the rotation 12 (steering wheel). The on-
Работает предлагаемая система следующим образом. При вращении вала двигателя 1 с угловой скоростью (ωд), при включенной определенной передачи в коробке передач 5, гидротрансформатор 4 заблокирован, гидронасос 11 гидропривода вращается, но при положении штурвала 14 (αшт=0) солнечные шестерни суммирующих планетарных рядов 6, как и выходной вал гидромотора 10, остановлены. Гусеничная машина движется прямолинейно с определенной скоростью. При изменении направления дороги водитель, анализируя характер изменения траектории дороги и прогнозируя реакцию машины на управляемое воздействие, при отклонении дороги от выбранного ранее направления движения, создает в соответствии с навыками вождения упреждающее управляющее воздействие - поворачивает штурвал 14 на некоторый угол αшт. Соответствующий сигнал сенсора 14, как и положение педали подачи топлива αпт 15, частоты вращения вала двигателя nд 16 поступают в бортовой компьютер 13.The proposed system works as follows. When the shaft of the
При повороте штурвала 12 соответствующий сигнал поступает на первый канал блока управления гидронасоса 11. Насос начинает подавать рабочую жидкость по силовым магистралям в гидромотор 10, его выходной вал и вал 9 дифференциального механизма начинают вращаться. Учитывая, что солнечные шестерни суммирующих планетарных рядов 6 соединены с валом 9 одного борта непосредственно, а второго - через паразитную шестерню, солнечные шестерни обоих бортов начинают вращаться в разные стороны. При этом гусеничная машина входит в поворот. При интуитивном ошибочном уменьшении водителем подачи топлива уменьшается угловая скорость и мощность на выходном валу двигателя 1. Это приводит к разблокировке трансформатора 4. Вследствие свойств системы управления поворотом с приводом гидронасоса 11 от вала двигателя 1 повышается чувствительность кривизны траектории к управляющему воздействию. При этом кривизна траектории и мощность сопротивления повороту машины возрастают, что может привести к заглоханию двигателя. Для предотвращения заглохания двигателя 1 по сигналам датчиков угла поворота штурвала 14, угловой скорости вращения вала двигателя 16 бортовой компьютер 13 подает команду на блок управления первого мотор-редуктора 17 для увеличения подачи топлива, компенсирующую ошибочные действие водителя. Кроме того, бортовой компьютер 13 подает команду на второй мотор-редуктор 21 золотниковой коробки 20 для включения передачи на номер ниже. В этом случае заглохание двигателя предотвращается и осуществляется движение машины с требуемой кривизной траектории.When the
Эффективность предложенного решения заключается в исключении заглохания двигателя и остановки машины при ошибочных управляющих действиях водителя. Это обеспечивает подвижность машины независимо от квалификации водителя.The effectiveness of the proposed solution consists in eliminating engine stalling and stopping the machine during erroneous control actions of the driver. This ensures the mobility of the machine, regardless of driver qualifications.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154151A RU2645487C2 (en) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Mechatronic system for controlling movement of high-speed track vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154151A RU2645487C2 (en) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Mechatronic system for controlling movement of high-speed track vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015154151A RU2015154151A (en) | 2017-06-19 |
RU2645487C2 true RU2645487C2 (en) | 2018-02-21 |
Family
ID=59067984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015154151A RU2645487C2 (en) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Mechatronic system for controlling movement of high-speed track vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2645487C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721207C1 (en) * | 2019-09-03 | 2020-05-18 | Общество с ограниченной ответственностью Производственная компания "Ходовые системы" (ООО ПК "Ходовые системы") | Steering differential group of mobile machine and method of controlling steering differential group |
RU2792709C1 (en) * | 2022-06-28 | 2023-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Mechatronic module for interacting with control pedal of transport and technological device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6095945A (en) * | 1997-01-24 | 2000-08-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Combined engine and transmission control for a motor vehicle |
EA007823B1 (en) * | 2003-09-20 | 2007-02-27 | Дир Энд Компани | Steering system for an agricultural or industrial utility vehicle and method for operating a steering system |
US20090301797A1 (en) * | 2005-12-28 | 2009-12-10 | Andrew John Smith | Vehicle Steering Arrangement and Method |
RU134136U1 (en) * | 2013-06-24 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | TRANSMISSION OF FAST-TRACK CRAWLER |
RU134502U1 (en) * | 2013-03-28 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | COMBINED TRAFFIC CONTROL SYSTEM FOR FAST-MOUNTED CRAWLER |
-
2015
- 2015-12-16 RU RU2015154151A patent/RU2645487C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6095945A (en) * | 1997-01-24 | 2000-08-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Combined engine and transmission control for a motor vehicle |
EA007823B1 (en) * | 2003-09-20 | 2007-02-27 | Дир Энд Компани | Steering system for an agricultural or industrial utility vehicle and method for operating a steering system |
US20090301797A1 (en) * | 2005-12-28 | 2009-12-10 | Andrew John Smith | Vehicle Steering Arrangement and Method |
RU134502U1 (en) * | 2013-03-28 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | COMBINED TRAFFIC CONTROL SYSTEM FOR FAST-MOUNTED CRAWLER |
RU134136U1 (en) * | 2013-06-24 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | TRANSMISSION OF FAST-TRACK CRAWLER |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721207C1 (en) * | 2019-09-03 | 2020-05-18 | Общество с ограниченной ответственностью Производственная компания "Ходовые системы" (ООО ПК "Ходовые системы") | Steering differential group of mobile machine and method of controlling steering differential group |
RU2792709C1 (en) * | 2022-06-28 | 2023-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Mechatronic module for interacting with control pedal of transport and technological device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015154151A (en) | 2017-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9499202B2 (en) | Steering system and method for autonomous vehicles | |
CN101909971B (en) | Skid steered all terrain vehicle | |
CN105644621B (en) | Control method for electric hydaulic power steering system | |
US5101919A (en) | Steering system for tracked vehicles | |
WO2009115844A1 (en) | An electronic controller for a continuously variable transmission and a method of control of a continuously variable transmission | |
US8690616B2 (en) | Ship propulsion system | |
US8025114B2 (en) | Differential steering control for a continuously variable transmission machine | |
RU2645487C2 (en) | Mechatronic system for controlling movement of high-speed track vehicle | |
JP6487824B2 (en) | Work vehicle | |
CN1807927A (en) | Hydromechanical transmission with differential steer | |
US7490682B2 (en) | Device for reversing the steering movement of a steering-wheel shaft of a vehicle | |
US6138787A (en) | Motor-driven system for steering a vehicle | |
RU156493U1 (en) | FAST-MOUNTED CRAWLER TRAFFIC CONTROL SYSTEM | |
GB1559225A (en) | Hydrostatic transmission with differential steering | |
CN103707764A (en) | Bilateral hydrostatic coupling driving system of endless-track vehicle | |
US8020647B2 (en) | Steering control system | |
EP3492344A1 (en) | A vehicle with a variable steering ratio | |
CN102126520A (en) | Crawler-type vehicle gearless steering engine | |
US20170101128A1 (en) | Power steering assembly with differential angle sensor system | |
RU2480361C1 (en) | Track-type high-speed vehicle stabilisation system | |
RU2307758C1 (en) | Transmission of high-speed crawler vehicle | |
RU2297355C2 (en) | Steering gear of self-propelled machine | |
RU2411155C2 (en) | Controlled differential | |
RU223159U1 (en) | AMPHIBIAN CAR | |
RU208122U1 (en) | Two-line transmission of a tracked vehicle |