Закон оптимального управления подводимой мощностью к движителю колёсной машины при криволинейном движении

Введение. Высокоподвижные колёсные машины предназначены для движения по дорогам и местности в различных дорожно-грунтовых условиях, что сопровождается частым и значительным по величине изменением тяговых сил и сил сопротивлений качению. В этой связи, для сохранения показателей подвижности машины и обеспечения низких затрат энергии при выполнении транспортных задач необходимо непрерывно в процессе движения изменять режим работы от полностью блокированного до дифференциального в случае механической трансмиссии. При этом выбираемый водителем режим работы трансмиссии не всегда является рациональным. Таким образом, разработка закона управления подводимой мощностью к движителю, обеспечивающего минимальные потери энергии при сохранении подвижности машины в широко изменяющихся дорожных условиях является актуальной задачей.

Цель работы — повышение энергоэффективности высокоподвижных колёсных машин путём применения адаптивного к условиям движения закона управления подводимой мощностью к движителю.

Методология и методы. Повышение энергоэффективности движения может быть достигнуто за счёт снижения потерь на буксование колёс путём управления подводимой мощностью к движителю. Закон управления целесообразно получить в результате решения задачи оптимизации, где в качестве целевой функции выбрана мощность потерь, а в качестве варьируемых величин — силы тяги, развиваемые на каждом из колёс. При этом для сохранения возможности движения машины необходимо учесть, что суммарная тяговая сила на всех колёсах должна определяться внешними условиями и обеспечиваться силовой установкой. Для решения задачи оптимизации применён метод множителей Лагранжа.

Результаты и научная новизна. Проведённые исследования позволили в аналитическом виде получить единый закон адаптивного управления подводимой мощностью к движителям, применимый в широком диапазоне дорожных условий, как при прямолинейном, так и при криволинейном движении, обеспечивающий близкое к оптимальному распределение моментов по ведущим колёсам машины.

Практическая значимость. Применение разработанного закона управления подводимой мощностью к движителям, основанного на использовании в процессе движения информации о продольной и вертикальной силах на осях колёс, их частотах вращения и углах поворота, а также оценке коэффициента сцепления с опорной поверхностью, позволит повысить эффективность выполнения транспортных задач при движении машины в непрерывно изменяющихся дорожных условиях. Это достигается за счёт снижения нагрузки на водителя в части управления блокировками дифференциалов в сравнении с механической трансмиссией, как при прямолинейном, так и при криволинейном движении.