Jármű fékezése PD szabályozó segítségével
A közlekedésbiztonság kérdése egyidős a közúti balesetek megjelenésével. Még néhány tíz éve az ABS és ESP rendszerek voltak a technika legújabb vívmányai a személy- és haszongépjárművek piacán, addig ma az önmagukat vezetni képes, autonóm járművekre figyel a világ. Mindeközben az alapvető jármudinamikai helyzetek megfelelő kezelésének igénye továbbra is mérnökök ezreit motiválja arra világszerte, hogy a ma már a közérdeklődés számára háttérbe szorult jármudniamikai szabályzó rendszereket fejlessze, ezzel évrol évre csökkentve a balesetek számát, illetve növelve a balesetek túlélési valószínuségét.[1]
Egy balesetet megelőző pillanatokra jellemző a nagy intenzitású fékezés, a járművezetők ösztönös reakciója a jármű kinetikus energiájának csökkentésére. A gumiabronccsal szerelt kerekek nemlineáris tulajdonságai a gyakorlatlan sofőr számára okozhatnak fejfájást fékezés közben. Még a hétköznapokban gyakran előforduló kis intenzitású fékezések mellett a kerék dinamikus viselkedése jól leírható lineáris modellekkel, addig nagy fékerők kialakulásakor megjelenő nemlineáris tulajdonságok miatt a kerék hajlamos blokkolni, és csúszva haladni tovább. Ha ez bekövetkezik, a fékút megnő, a jármű pedig irányíthatatlanná válik, így elmondható, hogy a balesetek elkerülésének egyik alapvető és nagyon fontos folyamata a megfelelő fékezési folyamat biztosítása.
Az emberi agy és az általa vezérelt motoros funciók képességei nem teszik lehetové, hogy olyan pontosan képesek legyünk szabályozni a jármű kerekein kialakuló féknyomatékot, hogy optimális muködés jöjjön létre. Szerencsére ma már számtalan elektronikus rendszer áll rendelkezésünkre a vezetés közben, melyek segítenek kiegészíteni a természet adta hiányos képességeinket. Ahhoz, hogy ezek az elektronikus rendszerek minél hatékonyabban és pontosabban működjenek, elengedhetetlen a kerék, mint szabályozott rendszer, és a szabályozóval ellátott kerék pontos ismerete. Dolgozatom a gumiabronccsal szerelt kerék dinamikájával, és a fékezőnyomaték szabályozásának lehetőségeivel foglalkozik.
Dolgozatomban eloször egy dinamikai kerékmodellt mutatok be, mely leírja a kerék longitudinális viselkedését.[2] A kerékre ható időben állandó forgatónyomaték hatásával foglalkozok, különös tekintettel a rendszer stabilitására. Késobb kitérek a PD szabályzó alkalmazásának lehetőségeire a féknyomaték-szabályzásban.
A digitális rendszerek mintavételező működésmódja illetve a véges információterjedési sebesség időkésedelmet jelent. A késedelem a modellezési lehetőségeinek két megközelítését, az időben állandó, és az időben változó időkésés alaklmazását mutatom be, majd kiszámítom a szabályzóparaméterek terében elhelyezkedő stabilitási határokat.[3] Végül szimulációval ellenőrzöm a számítások eredményeit.
Hivatkozások:
[1] Anders Lie , Claes Tingvall , Maria Kraft, Anders Kullgern: The Effectiveness of ESP (Electronic Stability Program) in Reducing Real Life Accidents, Traffic Injury Prevention, 5:1, 37-41 (2004), DOI: 10.1080/15389580490269164
[2] Hans B. Pacejka: Tire and vehicle Dynamics. SAE International, Warrendale, PA (2005).
[3] T. Insperger, G. Stépán: Semi-Discretization for Time-delay Systems. Springer, New York (2013).
szerző
-
Horváth Ádám
Energetikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Takács Dénes
egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék -
Szűcs Balázs Máté
funkciófejlesztő mérnök, Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft. (külső)