Szabályozó tervezése a vontatmányok kígyózó mozgásának stabilizálására

A vontatmányok felhasználása az utóbbi évtizedekben növekvő tendenciát mutat. Az ipari szállítmányozásban jelenleg is a nyerges vontatók jelentik a legkézenfekvőbb megoldást nagy mennyiségű áru transzportálására. Statisztikai adatok alapján a balesetek 74%-ában utánfutóval rendelkező járművek érintettek [1]. A tapasztalatok alapján a különböző perturbációk (hirtelen kormánymozdulat, oldalszél stb.) hatására fellépő beszitálásra, majd stabilitásvesztésre a vezetők nagyrésze rosszul reagál, az általuk alkalmazott beavatkozás a lengéseket tovább növeli. Ennek következtében a vontatmány bebicskázhat, illetve fel is borulhat, ami az esetek nem elhanyagolható hányadában fatális balesethez vezet.

Jelen dolgozat célja egy olyan szabályozó tervezése, mely dinamikus stabilitásvesztés esetén megfelelően avatkozik be, lecsillapítva a rezgéseket és visszaállítva a stabil egyensúlyi helyzetet. A kutatás során négy szabadságfokú térbeli mechanikai modellt használtunk állandó vontatási sebességgel. A mechanikai modellt, így a leíró mozgásegyenleteket a kerekeknél ébredő fékerőkkel egészítettük ki [2.]. A szükséges fékezőerő az ú.n. legyező mozgás szögkitérésével, és szögsebességével arányos, így ennek ismeretében (a gyakorlatban szenzoros monitorozással), megfelelő P-D tagok beépítésével a szabályozó elkészíthető.

Figyelembe vesszük és vizsgáljuk az időkésés, mint paraméter befolyását a rendszer stabilitására. Meghatározzuk a lineáris stabilitási határokat, és stabilitási térképeken ábrázoljuk az egyes paraméterek hatását. Mindezt elvégezzük a szabályozott, és a szabályozatlan esetben is, megmutatva ezzel a beavatkozás hatékonyságát.

Az analitikus eredményeket numerikus szimulációval validáljuk. Figyelembe vesszük a rendszer nem-sima jellegét, az egyes mozgásállapotok közti kapcsolatot közelítő Heaviside-függvény segítségével kezeljük [3.].

Célunk volt egy a fent megfogalmazott kritériumoknak eleget tevő lineáris szabályozó megtervezése, kitekintést nyújtva a mérnöki alkalmazásokra.

Irodalom:

1. https://policyadvice.net/insurance/insights/truck-accident-statistics/

2. Horvath, Hanna & Takacs, Denes. (2020). The Effect of Time Delay on the Stability Control of Trailers. 10.1115/DSCC2020-3254.

3. Horváth, H.Zs.: Vontatmányok kígyózása, pattogása, felborulása. TDK dolgozat. Budapest, 2018.

szerző

• 
  Kálmán László
  Gépészmérnöki alapszak (BSc)
  alapképzés (BA/BSc)

konzulens

• 
  Horváth Hanna Zsófia
  doktorandusz, Műszaki Mechanikai Tanszék