Повышение производительности автогрейдера, выполняющего планировочные работы, совершенствование системы управления (стр. 10 из 11)
j– угол захвата РО.
В разделе 4.4. было показано, что динамические свойства гидропривода оказывают существенное влияние на качество обработки грунта. Важнейшими параметрами, которые необходимо учитывать при синтезе ССО, являются: время запаздывания гидропривода tгид и скорость перемещения штока гидроцилиндра w. Оба эти параметра оказывают значительное влияние на выбор ширины зоны нечувствительности ССО.
Параметры гидропривода могут изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, температуры и кавитации рабочей жидкости, износа элементов гидропривода и др. Учитывая это обстоятельство, в перспективных ССО целесообразно предусмотреть возможность периодического измерения параметров гидропривода и корректировки параметров ССО.
Особенность конструкции автогрейдера состоит в том, что колеса заднего моста воспринимают все неровности, сформированные отвалом, что в свою очередь приводит к перемещению автогрейдера, а вместе с ним и к изменению пространственного положения РО.
Существующие ССО не обеспечивают своевременного формирования управляющих воздействий, направленных на стабилизацию пространственного положения отвала. В перспективных ССО это можно обеспечить за счет формирования упреждающего управляющего воздействия. Для этого целесообразно обеспечить «запоминание» вертикальных координат неровностей микрорельефа, сформированного отвалом, и с учетом времени транспортного запаздывания наезда задними колесами на эти неровности, динамических характеристик гидропривода, угла захвата РО, создающего «косую» ступень, формировать упреждающие воздействия на гидропривод. При первом проходе по обрабатываемому участку перспективная ССО, обладающая памятью, может обеспечить компенсацию возмущающего воздействия со стороны микрорельефа на задние колеса автогрейдера.
При последующих проходах автогрейдера по обрабатываемому участку информация о микрорельефе, заложенная в память перспективной ССО, может быть использована и для компенсации возмущающих воздействий со стороны микрорельефа на передние колеса автогрейдера.
Перспективная ССО должна предоставлять механику-водителю не только оперативную информацию о геометрических параметрах формируемого земляного полотна в конкретный момент времени в конкретной точке трассы, но и статистическую оценку всего обрабатываемого участка, а также определять участки, на которых необходимо провести дополнительную обработку.
Это возможно реализовать в перспективных ССО за счет создания блоков индикации оперативной информации, а также обеспечения вывода на индикацию статистических характеристик микрорельефа как на всем обрабатываемом участке, так и на отдельных участках трассы.
Располагая такой ССО, автогрейдер может выполнять функции профилирографа, автоматического нивелира или, иными словами, автоматического устройства, обеспечивающего измерение и регистрацию геометрических параметров дорожного полотна.
4.6 Варианты перспективных ССО
Общими требованиями к перспективным ССО является: необходимость предоставления механику-водителю как оперативной, так и статистической информации об обрабатываемом участке, а также формирование упреждающих воздействий на РО на основе накопленной информации о геометрических параметрах земляного полотна.
Технически это может быть реализовано в настоящее время за счет введения в ССО блоков индикации, блоков оперативной памяти и специальных алгоритмов обработки информации.
Одним из вариантов перспективных ССО может служить система, обеспечивающая стабилизацию продольного и поперечного профиля формируемого грунта.
Такая ССО должна располагать, как минимум, четырьмя информационными параметрами: двумя вертикальными координатами разных точек РО yли уп или вертикальной координатой точки РО у и поперечным углом наклона режущей кромки РО g; углом захвата РО j; пройденным путем от точки отсчета x.
Для расчетной схемы, представленной на рис. 4.33, одним из алгоритмов функционирования такой системы может служить алгоритм, представленный на рис. 4.34, где для формирования управляющего воздействия, необходимо произвести ряд вычислений:
определить расстояние между точками РО по оси ОХ
хро = L2 ctg j;
вычислить расстояние по левой колее от РО до передних колес балансирной тележки:
хл = L1- Lт-- хро2;
определить путь, который проходит автогрейдер за время задержки гидропривода:
хгид = tгид V;
Динамические характеристики машин для использования в математических моделях определялись путем обработки осциллограмм переходных процессов, полученных при подаче единичных ступенчатых воздействий на элементы ходового оборудования.
Таблица 5.1. Численные значения параметров автогрейдера при экспериментах
| № п/п | Параметр | Численные значения | Единицы измерения |
| 1 | L2 | 2.45 | м |
| 2 | Lxp | 4.95 | м |
| 3 | Lp | 1.85 | м |
| 4 | L4 | 1.85 | м |
| 5 | Lт | 3.34 | м |
| 6 | Lот | 4.80 | м |
На рис. 5.2 в качестве примера приведены переходные процессы, записанные на автогрейдере ДЗ‑122А при сбрасывании правого переднего колеса балансирной тележки, предварительно поднятого на 0,04 м, что находится в пределах упругости пневматиков.
Полученные из осциллограмм переходного процесса периоды и параметры затухания подставлялись в математическую модель. Величины коэффициентов Т3 и Т4 передаточных функций автогрейдера составляют Т3 = 0,063 и Т4 =0,16.
5.3 Оценка адекватности математических моделей
Важнейшим условием правомерности выводов, полученных при исследовании на математической модели, является ее способность отображать с необходимой точностью характеристики исследуемого процесса или объекта при изменении его параметров и внешних воздействий, то есть адекватность математической модели исследуемому объекту или явлению.
Адекватность подтверждается сравнением результатов, полученных расчетным путем с помощью математической модели, с экспериментальными данными, расхождение между которыми для решения поставленных в работе задач не должно превышать 10–18.
Желательна поэлементная проверка адекватности отдельных элементов и подсистем, на которые может быть разбита сложная динамическая система.
5.3.1 Оценка адекватности математической модели микрорельефа
Как было указано в п. 1.2.3. в настоящее время накоплен обширный материал, описывающий статистические свойства различных типов грунтовых поверхностей. При оценке адекватности математической модели микрорельефа целесообразно произвести выбор корреляционной функции, описывающей микрорельеф, а затем провести сравнение параметров aк,bк,sк корреляционной функции полученной математической реализации с соответствующими параметрами реального микрорельефа.
На рис. 5.3 представлен алгоритм подтверждения адекватности математической модели микрорельефа грунта, а в табл. 5.2 – результаты сравнения статистических параметров реального и смоделированного микрорельефа.
Таблица 5.2. Статистические параметры микрорельефа
| Параметр | Реальный микрорельеф | Смоделированный микрорельеф | расхождения |
| aк, с‑1 | 0,77 | 0,836 | 8,6 |
| bк, с‑1 | 1,35 | 1,477 | 9,4 |
| sк, м | 0,022 | 0,024 | 8,8 |
Из табл. 5.2 видно, что расхождения по коэффициенту затухания aк, коэффициенту периодичности bк и среднеквадратическому отклонению sк не превышает 10.
5.3.2 Оценка адекватности математической модели автогрейдера
Адекватность статической модели автогрейдера, реализуемой на ЭВМ по программе GRADER в соответствии с алгоритмом, структурная схема которого приведена на рис. 3.9, оценивалась по вертикальному перемещению правой крайней точки режущей кромки отвала yп при подаче детерминированного воздействия под элементы ходового оборудования.
Рис. 5.4. Вертикальное перемещение крайней правой точки режущей кромки отвала при подъеме правого переднего колеса балансирной тележки: 1 – теоретическая; 2 – экспериментальная зависимость
На рис. 5.4 в качестве примера приведен график вертикального перемещения правой крайней точки режущей кромки отвала yп при подъеме правого переднего колеса балансирной тележки автогрейдера. При расчете геометрические параметры автогрейдера принимались соответствующими автогрейдеру ДЗ‑122А. Угол захвата отвала j=60o. Высота подъема изменялась от 0 до 0.1 м. Анализ расчетной зависимости показал, что она достаточно близко совпадает с экспериментальной, полученной в результате натурных испытаний. Относительная ошибка соответствия математической модели ее оригиналу не превышает 4.
Адекватность динамического математического описания автогрейдера была оценена сравнительным анализом поперечных угловых колебаний тяговой рамы. Угол наклона тяговой рамы является важной координатой, определяющей поперечный уклон дорожного полотна. На риc.5.5 приведены переходные процессы угла поперечного наклона тяговой рамы, где 1 – расчетный переходный процесс, полученный при решении численным методом системы уравнений указанной в разд. 3, для исходных данных соответствующих автогрейдеру ДЗ‑122А при j=60o; 2 – переходный процесс, полученный экспериментальным путем при освобождении правого переднего колеса балансирной тележки, предварительно приподнятого на 0.04 м. Анализ переходных процессов показал, что они имеют сложную динамическую природу и, как указано в работе, могут быть аппроксимированны выражением