Как работает курсовая устойчивость на автомобиле: Все минусы ESP: когда обязательно нужно отключать систему курсовой устойчивости — Лайфхак

Система стабилизации движения препятствует недостаточной или избыточной поворачиваемости. Проще говоря, ESP борется со сносом колес передней оси и с заносом автомобиля при превышении скорости, особенно на скользком дорожном покрытии.

ESP помимо датчиков ABS, котролирующих скорость вращения всех колес, включает в себя сенсоры вращения вокруг вертикальной оси автомобиля, угла поворота руля и бокового ускорения. Полученные от этих датчиков данные обрабатываются в центральном блоке управления ESP .

Система стабилизации постоянно следит за траекторией движения автомобиля, сравнивая ее с то, которая должна быть согласно углу поворота руля. В случае отклонения реальной траектории движения от заданной, ESP снижает обороты двигателя и притормаживает одно или несколько колес, чтобы создать момент противовращения вдоль вертикальной оси автомобиля, чем, собственно и обеспечивается возврат автомобиля на заданную водителем траекторию движения. Особенно эта система полезна на мокром асфальте и на обледенелой и заснеженной дороге.

Однако в некоторых система стабилизации ESP мешает. Притормаживание колес и снижение оборотов двигателя могут создавать проблемы при движении по песку, грязи или на снегу. Поэтому в многих внедорожниках и спорткарах система ESP отключаемая. У массовых серийных легковушек путем “отключения” этой системы снижается ее чувствительность.

Читайте также:

Пионерами в разработке ESP считаются компании Bosch и Daimler. В 1995 году системой стабилизации оснастили седан Mercedes-Benz S-Class. Вскоре новая технология появилась у других автопроизводителей.

Нередко система стабилизации разных марок называется по-разному. Например, у Toyota это VSC, у Honda – VSA, у Porsche – PSM, а у Hyundai – ESC.

Возможность самостоятельно применять торможение привела к появлению технологии экстренного торможения Brake Assist. ESP дала путевку в жизнь более совершенным новым технологиям.  Например, системе автоматического замедления. Она позволяет избежать столкновения с препятствиями. А это уже предвестник автопилота.

Помогла ESP и при создании системы Hill Hold Control. Она активизирует тормозную систему, чтобы воспрепятствовать скатыванию автомобиля назад при старте на уклоне. Нашли еще одно оригинальное применение информации с датчиков скорости вращения колес. Теперь специальный алгоритм расчета позволяет контролировать давление в шинах.

Читайте также:

Система стабилизации ESP сделала автомобили гораздо безопаснее. Британские ученые подсчитали, что ее наличие уменьшает риск смертельных аварий на 25%. Собственно, по этим причинам ESP вот уже несколько лет является обязательной в новых моделях авто, продаваемых в Евросоюзе, Канаде, США, Австралии и Израиле.

Cистема курсовой устойчивости и динамической стабилизации

Автор admin На чтение 6 мин. Просмотров 346

В своем стремлении сделать автомобили как можно более безопасными, производители оснащают их всевозможными вспомогательными системами, предназначенными для того, чтобы в нужный момент помочь водителю избежать опасности. Одна из них – это система курсовой устойчивости. На автомобилях разных марок она может называться по-разному: ESC у Honda, DSC у BMW, ESP у подавляющего большинства европейских и американских автомобилей, VDC у Subaru, VSC у Toyota, VSA у Honda и Acura, но

Работа ESC, VDC и любой другой может быть проиллюстрирована следующим образом: машина движется в повороте с набором скорости, внезапно одна сторона попадает на занесенный песком участок. Сила сцепления с дорогой резко меняется, и это может привести к заносу или сносу. Чтобы предотвратить уход с траектории, система динамической стабилизации моментально перераспределяет крутящего момента между ведущими колесами, и при необходимости подтормаживает колеса. А в случае, если автомобиль оснащен активной системой рулевого управления, изменяется угол поворота колес.

Впервые система курсовой устойчивости автомобиля появилась в далеком 1995 году, тогда получив название ESP или Electronic Stability Programme, и с тех пор стала наибольшее распространенной в автомобилестроении. В дальнейшем устройство всех систем будет рассматриваться на ее примере.

1. Устройство систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA
2. Принцип работы систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA
3. Насколько необходима система динамической стабилизации
4. Дополнительные возможности систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA

Устройство систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA

Система курсовой устойчивости представляет собой систему активной безопасности высокого уровня. Она является составной, состоящей из более простых, а именно:

Данная система состоит из набора входных датчиков (давления в тормозной системе, угловой скорости колес, ускорения, скорости поворота и угла поворота руля и других), блока управления и гидравлического блока.

Одна группа датчиков применяется для оценки действий водителя (данные об угле поворота рулевого колеса, давлении в тормозной системе), другая помогает анализировать фактические параметры движения машины (оценивается частота вращения колес, поперечное и продольное ускорение, скорость поворота авто, давление в тормозной).

ЭБУ ESP, основываясь на данных, полученных от датчиков, подает соответствующие команды исполнительным устройствам. Помимо систем, входящих в состав самой ESP, ее блок управления взаимодействует с блоком управления двигателем и блоком управления АКПП. От них он также получает необходимую информацию и посылает им управляющие сигналы.

Система динамической стабилизации работает, посредством гидравлического блока ABS.

Принцип работы систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA

ЭБУ системы курсовой устойчивости работает непрерывно. Получая информацию от датчиков, анализирующих действия водителя, вычисляет желаемые параметры движения автомобиля. Полученные результаты сравниваются с фактическими параметрами, информация о которых поступает от второй группы датчиков. Несовпадение распознается ESP как неконтролируемая ситуация, и она включается в работу.

Стабилизируется движение следующими способами:

1. подтормаживаются определенные колеса;
2. изменяется крутящий момент двигателя;
3. если автомобиль имеет систему активного рулевого управления, изменяется угол поворота передних колес;
4. если машина имеет адаптивную подвеску, изменяется степень демпфирования амортизаторов.

Крутящий момент мотора изменяется одним из нескольких способов:

• изменяется положение дроссельной заслонки;
• пропускается впрыск горючего или импульс зажигания;
• изменяется угол опережения зажигания;
• отменяется переключение передачи в АКПП;
• в случае полного привода осуществляется перераспределение крутящего момента на осях.

Насколько необходима система динамической стабилизации

Существует немало противников каких-либо вспомогательных электронных систем в автомобилях. Все они, как один, утверждают, что ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA и прочие только расхолаживают водителей и к тому же являются просто способом вытянуть из покупателя побольше денег. Свои доводы они подкрепляют еще и тем, что еще 20 лет назад, в автомобилях не было подобных электронных помощников, и, тем не менее, водители прекрасно справлялись с управлением.

Надо отдать должное, что доля истины в этих аргументах есть. В самом деле, многие водители, уверовав в то, что помощь ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA дает им практически безграничные возможности на дороге, начинают ездить, пренебрегая здравым смыслом. Итог может быть очень печальным.

Тем не менее, согласиться с противниками систем активной безопасности нельзя. Система курсовой устойчивости необходима, хотя бы как страховочная мера

Дополнительные возможности систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA

Система курсовой устойчивости, помимо своей основной задачи – динамической стабилизации автомобиля, может выполнять и дополнительные задачи, такие как предотвращение опрокидывания машины, предотвращение столкновения, стабилизация автопоезда и другие.

Внедорожники, в силу высоко расположенного центра тяжести, склонны к опрокидыванию при вхождении в поворот на высокой скорости. Для предотвращения такой ситуации предназначена система предотвращения опрокидывания, или Roll Over Prevention (ROP). В целях повышения устойчивости подтормаживаются передние колеса автомобиля, и снижается крутящий момент двигателя.

Для реализации функции предотвращения столкновения системам ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA дополнительно требуется адаптивный круиз-контроль. Вначале водителю подаются звуковые и визуальные сигналы, если реакции не последовало – автоматически нагнетается давление в тормозной системе.

Если система курсовой устойчивости выполняет функцию стабилизации автопоезда на автомобилях, оснащенных тягово-сцепным устройством, то она предотвращает рыскание прицепа за счет подтормаживания колес и уменьшения крутящего момента двигателя.

Еще одна полезная функция, которая бывает особенно необходима при езде по серпантину, заключается в повышении эффективности тормозов при нагреве (название Over Boost или Fading Brake Support). Работает она просто – при нагреве тормозных колодок автоматически повышается давление в тормозной системе.

Наконец, система динамической стабилизации может автоматически удалять влагу с тормозных дисков. Активизируется такая функция при включенных стеклоочистителях на скорости свыше 50 км/ч. Принцип действия заключается в кратковременном регулярном повышении давления в тормозной системе, в результате чего колодки прижимаются к тормозным дискам, те нагреваются и попавшая на них вода частично снимается колодками, а частично испаряется.

Что еще стоит почитать

Как работает система курсовой устойчивости: нужна ли, как отключить

Здравствуйте, дорогие читатели! Занимаясь изучением вопроса безопасности на машинах, решил с вами обсудить то, как работает система курсовой устойчивости.

На самом деле частично мы затрагивали вопрос работы ESP, но этот материал отлично дополнит предыдущую статью. Здесь мы отдельно посмотрим на то, нужна ли подобная система, что будет, если она не работает и как отключить по мере необходимости.

ESP, как одно из самых популярных обозначений системы, имеющей много аналогов, применяется повсеместно. Ее можно без проблем встретить на машинах с механикой и с автоматом, на авто на заднем, полном и на переднем приводе. Даже на мотоцикле она предусмотрена часто.

Давайте рассмотрим несколько ключевых вопросов.

Как еще может называться

Скажу сразу, что от названия суть никак не поменяется.

Дело все в том, что автокомпании стремятся зачастую выделиться, подчеркнуть значимость и превосходство именно своей системы. Из-за этого внедряются другие названия. Хотя чаще всего мы видим именно значение ESP.

Полный же список названий может выглядеть так:

• ESP;
• ESC;
• VSC;
• VSA;
• DSC;
• DSTC;
• PMS и пр.

Обычно даже значок приборной панели у всех одинаковый. Это графика скользкой дороги, либо же просто аббревиатура ESP. Лампочка загорается при срабатывании системы.

Если вы знаете еще какие-то аббревиатуры, напишите в комментариях. Нам очень интересно почитать ваши отзывы.

Если не согласны с тем, что все системы курсовой устойчивости фактически идентичные, жду ваших аргументов.

О чем важно знать

Первопроходцем в плане автомобильных систем безопасности считается ABS. С ее помощью достигается максимальная эффективность торможения, не позволяя колесам заблокироваться.

Чуть позже автопроизводители начали внедрять системы, которые автоматически контролируют тягу и обеспечивают стабилизацию транспортного средства. Если говорить про Россию и Таможенный союз, то с января 2016 года на территории стран ТС, включая РФ, не разрешается сертифицировать для продажи транспортные средства, в которых с завода в базовой комплектации не предусмотрено наличие антиблокировочной системы. Той самой ABS. И это абсолютно верное решение.

Что касается противобуксовочной системы, то она носит различные названия, в зависимости от конкретного автомобиля. Чаще всего можно встретить значения ASR и TCS. Но возможны и другие варианты.

Суть у антибукса одна. Она заключается в том, чтобы не позволить машине активно буксовать. Хотя параллельно иногда пробуксовка становится необходимостью.

Допустим, вы попали в глубокий снег или песок. Чтобы выбраться из этой ловушки, требуется активное вращение колес.

Если антипробуксовка будет включена, тогда даже неглубокий снег окажется непреодолимым препятствием для автомобиля. В особенности это касается машин с задним приводом. Пытаясь выехать из ловушки, водитель постоянно видит перед собой мигающую лампу ограничения тяги. Колеса, являющиеся ведущими, вращаются, но делают это короткими рывками, буквально на ¼ оборота каждые полсекунды. Поверьте, подобным образом выбраться из снега или песка не получится.

Чтобы повысить эффективность работы антипробуксовки, на машинах начали внедрять электронную систему стабилизации, то есть ESP.

Эта система имеет более серьезные полномочия и активно вмешивается в процесс движения и управления транспортным средством.

Коротко про ESP

Поведение автомобиля во многом зависит от привода и подвески. Последняя может быть зависимой и независимой, а также полузависимой. Какая из них лучше, мы уже обсуждали.

В составе подвески имеется ряд решений и конструкций, включая поперечный стабилизатор. Но этого недостаточно, чтобы обеспечить безопасную езду.

ESP создана для того, чтобы отслеживать и корректировать поперечную динамику транспорта, оказывать непосредственную помощь водителю. Основной задачей является недопущение срыва авто в заносы и предотвращение боковых скольжений. То есть машина с помощью электроники сохраняет свою курсовую устойчивость, придерживается заданной траектории движения при поворотах и на участках дороги с плохим покрытием. Из-за этого ESP имеет несколько отечественных расшифровок, характеризующих ее работу.

В частности, ее могут называть системой для поддержания курса, либо же противозаносным помощником.

Взаимодействия с другой электроникой, ESP не просто контролирует и меняет крутящий момент на ведущей оси, но и может отдельно затормозить отдельные колеса, чтобы уверенно войти в поворот, к примеру.

Чтобы система могла выполнять такие функции, в ее состав входят специальные датчики. Они следят за поперечным и продольным ускорением, контролируют скорость, с которой вращаются колеса авто относительно вертикальной оси.

Как отключить

Не берусь утверждать, что везде система отключается идентичным образом.

Чаще всего это просто кнопка, на которую нужно нажать. Хотя есть примеры, как тот же Хендай Крета, где при первом нажатии на ESP Off водитель отключает лишь антипробуксовку, а при втором нажатии и удержание выключает ESP полностью.

Есть примеры авто, когда выключается лишь антибукс. У других выполняется частичная деактивация. При высоких скоростях электроника все равно участвует в движении ради вашей безопасности.

На разных авто отключение реализовано своим образом. Загляните лучше в инструкции к своим машинам, таким как:

• Лада Веста;
• Лада Гранта;
• Ниссан Кашкай;
• Тойота Королла;
• Митсубиси Лансер;
• Опель Астра;
• Рено Дастер;
• Мазда 6;
• Ниссан Альмера;
• Ауди А3 и пр.

Вне зависимости от машины, полного отключения навсегда не происходит. Чаще всего автоматическая активация осуществляется в момент запуска зажигания, либо когда автомобиль достигает определенной скорости. На видео можете посмотреть, как на практике работает ESP.

Для чего систему отключают

Особых причин отключать ESP на самом деле нет. Это вариант для тех, кто хочет подрифтить и пустить машину в занос, как учили на курсах экстремального вождения.

Но если вы просто едете по обычной дороге, ESP лучше всегда держать активной. Как и систему помощи старта в гору.

Что действительно бывает полезным, так это выключение противобуксовки. Актуально, если вы попали в снежную или песчаную ловушку, либо пытаетесь выбраться из грязи.

Всем спасибо за ваше внимание! Подписывайтесь, оставляйте комментарии, задавайте вопросы и рассказывайте о нашем проекте своим знакомым!

Система Динамической Стабилизации Автомобиля Esp Что Это?

Оснащение современного автомобиля делает процесс управления простым. В то же время нельзя сказать, что это уж слишком легкое дело. Требуется учитывать много нюансов, чтобы не оказаться на обочине не только дороги, но и жизни. Важны дорожные изгибы, погодные условия, опыт вождения и многое другое. Автомобиль способен вести себя на дороге непредсказуемо. Утрата контроля может спровоцировать аварию. Как предотвратить такое развитие событий?

Содержание:

Это можно сделать с помощью ESP. Под этой аббревиатурой скрывается система, обеспечивающая курсовую устойчивость. С позиции английского языка расшифровывается так: Electronic Stability Program.

Что такое ESP

Под ней понимается система безопасности, которая посредством компьютера управляет автомобилем в нестандартных ситуациях. Если автомобиль теряет устойчивость на дороге, то есть начинает выписывать опасную траекторию, то его положение принудительно выравнивается.

ESP не является единым обозначением систем динамической стабилизации. Перед нами популярная торговая марка и не более. Поэтому будем рассматривать именно ее. Хотя своя популярность есть и у других подобных систем, например, ESC и DSC.

История

Первый патент на систему рассматриваемого вида был выдан в 1959 году. Разработка называлась «Управляющее устройство». Ее инициатором стал концерн Daimler-Benz. Результат оказался посредственным. Инженеры концерна не смогли предложить продукт, который мог бы стать реальным помощником водителя.

Все изменилась спустя много лет. В 1994 году премиальные Мерседесы получили оснащение полноценной системой безопасности. Несколько позднее курсовая стабилизация стала доступна на серийных машинах компании Mercedes-Benz.

Устройство

Сама по себе ESP не способна выполнять возложенные на нее задачи. В помощь требуются электронные датчики. Обработкой поступающих от них сигналов занимается специальный блок. Электроника вовремя информирует систему о неадекватном поведении автомобиля, что дает возможность вернуть контроль над транспортным средством.

Перечень составных элементов формируется за счет:

• основного блока, предназначенного для обработки сигналов от датчиков и управления конкретными устройствами;
• датчиков, фиксирующих, с какой скоростью вращается каждое колесо;
• датчиков, измеряющих скорость и отклонение транспортного средства по оси. Датчики этого вида находятся внутри одного корпуса;
• контроллера, способного определить, как рулевое колесо изменяет угол поворота;
• гидравлического блока, инициирующего тормозные усилия.

К помощникам также относят следующие системы:

• ABS – исключение вероятности блокировки колес во время торможения;
• EBD – распределение усилий при управлении тормозными дисками;
• ASR – контроль того, насколько проскальзывают колеса, с последующим перераспределением крутящего момента. Исключается пробуксовка;
• EDS – дополнение к ASR. Блокировка дифференциального механизма.

Как это работает

Курсовая стабилизация посредством ESP невозможна без ABS. Антиблокировочная система – это важный момент корректировки поведения автомобиля. Процесс стабилизации также обеспечивается за счет функциональности антипробуксовочной системы и блока, способного изменять режим работы двигателя.

ESP определяет развитие заноса по нескольким параметрам. Например, при малом угле поворота колес может фиксироваться превышение поперечного ускорения и значительное изменение угла поворота транспортного средства. Это выходит за рамки «правильной езды», поэтому система начинает действовать.

На практике происходит подтормаживание конкретных колес или ослабление тормозного усилия. Гидромодулятор изменяет состояние тормозной системы в части ее давления. Работа силового агрегата корректируется. Блок-контроллер сокращает подачу топлива, что уменьшает крутящий момент, передающийся на колеса. В результате машине придается прежняя траектория.

В структуре имеется главный блок, принимающий и обрабатывающий информацию, поступающую от датчиков. Под такой информацией понимается несколько моментов: с какой скоростью вращаются колеса, в каком положении руль и насколько давление в тормозной системе соответствует норме. На основе подобных данных ESP принимает решение, как ей действовать. При этом наиболее важны сигналы от двух датчиков, считывающих поперечное ускорение и угловую скорость.

Рассмотрим на примере упрощенную схему того, как происходит курсовая стабилизация.

Занос

На блок-контроллер поступают данные:

• задняя ось начинает смещаться по тому направлению, куда заносит;
• величина скорости скольжения выходит за рамки допустимых значений.

Если вы опытный водитель, то поддадите газу и постараетесь выйти из заноса. Ключевое слово здесь «опытный», но за рулем в большинстве своем оказываются те, кто не был в подобных ситуациях. Они могут растеряться. Также стоит учитывать невнимательность. Именно здесь и возникает необходимость в ESP.

Система возвращает автомобиль на прежний курс с помощью торможения переднего колеса с внешней стороны.

Снос

Датчики сигнализируют о нестандартном поведении транспортного средства:

• фиксируется смещение передней оси по такому направлению, как внешняя сторона поворота;
• скорость рысканья определяется как небольшая.

Система стабилизирует автомобиль, что достигается торможением заднего колеса с внутренней стороны.

Обязательность наличия ESP

Эксплуатируемые в странах ЕС автомобили оснащаются ESP, что узаконено с 2014 года. Это обязательно для минимальной комплектации. Что касается России, то такое правило также имеется, но оно действует лишь при сертификации новых авто. Для остальных машин усовершенствование этого плана возможно только за дополнительную плату.

Самостоятельная установка

При желании и определенном умении можно установить ESP самому. Для этого необходимо знать, какие элементы системы нужны, куда они устанавливаются, как использовать сканер и соответствующее ПО. В остальном надо будет приобрести:

• блок-контроллер;
• СИМ-модуль;
• датчик рысканья;
• штекер.

Неисправности

Сигнал о том, что ESP вышла из строя, поступает на приборную панель, где имеется контрольный указатель. Такая ситуация возможна в результате:

• поломки блок-контроллера;
• обрыва цепи, что преимущественно происходит с датчиками скорости;
• выхода из строя датчика тормозного усилия и т. д.

В любом случае надо вовремя реагировать на сигнал неисправности. Для конкретизации проблемы требуется проведение компьютерной диагностики.

Вывод

Некоторые автолюбители считают, что ESP – это препятствование нормальному вождению и невозможность выхода из критических ситуаций. Последнее утверждение верно, но отчасти. Процент неадекватного поведения ESP ничтожно мал.

Система, обеспечивающая курсовую устойчивость, эффективна. Она не позволяет водителям вести себя на дроге слишком вольготно. Пресекаются попытки вождения, выходящие за рамки дозволенного. Потеря же мощности на скользких покрытиях в условиях бездорожья покрывается электронной имитацией блокировок, что помогает преодолевать препятствия, когда происходит диагональное вывешивание.

назначение, устройство и принцип работы

Её назначение – удержать автомобиль на траектории, заданной водителем, избежать заноса и потери устойчивости автомобиля независимо от того, движется автомобиль прямолинейно, поворачивает, ускоряется, или тормозит.

Система курсовой устойчивости автомобиля

Иначе систему называют системой курсовой устойчивости или системой динамической стабилизации.

Различные производители присваивают системе различные торговые наименования: ESP, ESC, DSC, DTSC, VSA, VSC, VDC, VDIM.

Устройство системы курсовой устойчивости

В своей работе система стабилизации движения использует узлы и механизмы следующих систем: распределения тормозных усилий, антиблокировочной, антипробуксовочной и электронной блокировки дифференциала. Кроме того, система стабилизации движения во время работы выдает управляющие сигналы автоматической коробке передач и системе управления двигателем.

В состав системы входят датчики для получения необходимой информации, электронный блок управления и гидравлический блок.

Схема системы курсовой устойчивости ESP

1. компенсационный бачок
2. вакуумный усилитель тормозов
3. датчик положения педали тормоза
4. датчик давления в тормозной системе
5. блок управления
6. насос обратной подачи
7. аккумулятор давления
8. демпфирующая камера
9. впускной клапан переднего левого тормозного механизма
10. выпускной клапан привода переднего левого тормозного механизма
11. впускной клапан привода заднего правого тормозного механизма
12. выпускной клапан привода заднего правого тормозного механизма
13. впускной клапан привода переднего правого тормозного механизма
14. выпускной клапан привода переднего правого тормозного механизма
15. впускной клапан привода заднего левого тормозного механизма
16. выпускной клапан привода заднего левого тормозного механизма
17. передний левый тормозной цилиндр
18. датчик частоты вращения переднего левого колеса
19. передний правый тормозной цилиндр
20. датчик частоты вращения переднего правого колеса
21. задний левый тормозной цилиндр
22. датчик частоты вращения заднего левого колеса
23. задний правый тормозной цилиндр
24. датчик частоты вращения заднего правого колеса
25. переключающий клапан
26. клапан высокого давления
27. шина обмена данными

Датчики выдают блоку управления сигналы, по которым он может контролировать работу водителя и стиль езды автомобиля.

Используются следующие датчики: давления в тормозной системе, угла поворота рулевого колеса, угловой скорости колёс, продольного и поперечного ускорения, скорости поворота автомобиля. После обработки сигналов датчиков блок управления выдает управляющие импульсы на исполнительные механизмы – клапаны гидравлического блока.

Принцип работы системы курсовой устойчивости

Алгоритм работы следующий. Блок управления, обработав информацию полученную от датчиков, оценивает действия водителя по управлению автомобилем. С другой стороны блок управления имеет от датчиков информацию о характере движения автомобиля.

Если, по мнению блока управления, действия водителя не соответствуют обеспечению правильной траектории движения автомобиля, он считает ситуацию критической и вмешивается в управление. Происходит торможение отдельных колес автомобиля, меняются обороты двигателя для изменения крутящего момента.

Если автомобиль оснащен системой аварийного рулевого управления, блок управления отдает команду электродвигателю на поворот колес (при необходимости). Если у автомобиля адаптивная подвеска, блок управления вмешивается в работу амортизаторов.

Видео:

Качество работы системы и скорость её воздействия на исполнительные механизмы выше, чем у человека. Применение на автомобиле системы стабилизации движения уменьшает количество аварийных ситуаций на 25 – 27%. Методика оценки безопасности автомобилей Euro NCAP учитывает присутствие системы на тестируемом автомобиле.

Поэтому в странах Евросоюза принято решение об оснащении всех вновь выпускаемых легковых автомобилей системой стабилизации движения с первого января 2012 года.

Система курсовой устойчивости ESP как способ избежать заноса

Система курсовой стабилизации автомобиля в движении имеет 20-летнюю историю развития, в течение которой она получила всеобщее признание, и применяется в настоящее время практически на всех моделях современных автомашин. Она предназначена для автоматической корректировки курсового положения автомобиля в условиях заноса.

ESP стабилизирует положение автомобиля в условиях заноса

Каждый производитель автомобильной техники систему курсовой устойчивости на своих моделях называл по-разному. Поэтому она имеет много разных сокращённых наименований, способных ввести в заблуждение неискушённых автолюбителей. Первые автоматы курсовой стабилизации немецких автомобилей Mercedes Benz и BMW получили название Elektronisches Stabilitatsprogramm.

ESP и его синонимы

Аббревиатура этого наименования ESP получила самое большое распространение и применяется практически на всех моделях европейских и американских производителей авто. На других моделях можно встретить такие сокращения и названия системы курсовой устойчивости:

• на моделях Hyundai, Kia, Honda её принято называть Electronic Stability Control ESC;
• на моделях Rover, Jaguar, BMW устанавливается динамический стабилизатор управления Dynamic Stability Control – DSC;
• на Volvo она носит название Dynamic Stability Traction Control – DTSC;
• на японских марках Acura и Honda она получила название Vehicle Stability Assist – VSA;
• на «Тойотах» применяется наименование Vehicle Stability Control — VSC;
• такое же оборудование под именем Vehicle Dynamic Control (VDC) используется на авто марки Subaru, Nissan и Infiniti.

Несмотря на большое количество имён, всё это оборудование используется для достижения одной цели – помочь водителю справиться с управлением на скользкой, мокрой или покрытой гравием дороге, где маневрирование автомашины приводит к заносам и потере курса.

Система курсовой устойчивости глазами экспертов

Основная цель этой системы состоит в предотвращении срыва автомобиля в занос и бокового скольжения за счёт изменения передаваемого момента вращения на одно из колёс ведущей пары.При этом происходит предотвращение дальнейшего развития начавшегося заноса и стабилизируется положение машины на траектории перемещения во время выполняемого манёвра на скользкой дороге. В отдельных технических источниках она называется противозаносной системой, потому что такая ESP в автомобиле устраняет заносы и обеспечивает этим устойчивость удержания курса.

Эта картинка хорошо иллюстрирует работу системы ESP, которая удерживает автомобиль в крутом повороте

Действенность использования оборудования автоматической курсовой стабилизации подтверждается научными изысканиями, проведёнными экспертами американского института IIHS. По результатам проведённых исследований было выявлено, что использование ESP в автомашинах, попавших в дорожное происшествие, сократило смертность ДТП от 43 до 56%. Случаи переворачивания авто со смертельным исходом снизились на 77-80%. Автомобиль, оборудованный ESC, имеет значительно меньшую вероятность опрокидывания по сравнению с необорудованным автомобилем.

Данные германских страховых компаний свидетельствуют о том, что 35-40% всех смертельных ДТП могли бы быть предотвращены либо иметь более благоприятный исход, если бы на авто их участников была установлена система курсовой устойчивости. По мнению экспертов, данное оборудование однозначно оказывает помощь автолюбителю в экстремальных ситуациях. Оно во многих случаях является палочкой-выручалочкой малоопытных автолюбителей.

Устройство и работа оборудования ESP

Современное оборудование контроля курсовой стабильности работает в комплексе с системой антиблокировки колёс ABS, заодно используя её механизмы. Единый комплекс этих двух систем работает согласованно, выполняя одновременно несколько процедур по обеспечению безопасного движения автомобиля. Структура системы курсовой устойчивости состоит из:

• управляющего блока, представляющего собой контроллер, непрерывно сканирующий состояние различных сигнализаторов и считывающий их сигналы;
• датчики АБС, определяющие скорость вращения колёс;
• датчики разворота рулевого колеса;
• датчики давления в цилиндрах тормозов;
• G-сенсор, прибор чувствительный к боковой скорости и ускорению автомобиля и фиксирующий появление скольжения в боковом направлении.

Таким образом, на входах контроллера постоянно имеется информация о скорости движения, об угле разворота руля, оборотах двигателя, давления в цилиндрах тормоза, об угловой скорости поперечного скольжения и её градиенте. Информация с датчиков непрерывно сравнивается с расчётными данными, запрограммированными в контроллере. При наличии отклонений контроллер вырабатывает корректирующие управляющие сигналы, поступающие на исполнительные механизмы тормозных цилиндров, подтормаживающие соответствующие колёса для возвращения траектории движения автомобиля к расчётной кривой.

Выбор подтормаживающих колёс и степень их торможения определяется системой автоматически и индивидуально, в зависимости от возникающей ситуации. Для автоматического торможения колёс применяется гидравлический модулятор ABS, который создаёт дополнительное давление в тормозных цилиндрах. В то же время в систему подачи топлива на двигатель поступает опережающий сигнал, уменьшающий поступление горючей смеси. В результате одновременно с торможением осуществляется уменьшение вращающего момента, подаваемого на колесо.

Примеры и особенности работы системы ESP

Чтобы наглядно представить, что такое ESP в автомобиле, обратите внимание на рисунки.

На этой иллюстрации все прекрасно видно и понятно

На данной картинке показаны линии вероятного движения автомобиля при превышении максимально допустимой скорости вхождения в крутой вираж на трассе. При повороте руля начинается занос машины. На левом рисунке красным пунктиром показана линия движения автомобиля без ESC при торможении водителем (машину разворачивает поперёк с выездом на встречную полосу). На правом рисунке красным пунктиром обозначена траектория движения без торможения, когда машину выносит в кювет. Зелёной линией и факелами на обеих картинках обозначены траектория движения автомобиля, оборудованного системой ESC, и колёса, которые автоматически подтормаживаются системой при появлении заноса.

Благодаря выборочному торможению системы ESP происходит стабилизация направления движения автомобиля

Система контроля срабатывает и действует в любых ситуациях, будь то разгон, накат или торможение. Алгоритм работы схемы контроля определяется возникающей ситуацией и системой привода колёс. Например, если при повороте машины влево срабатывает датчик заноса заднего моста, то ESC сокращает подачу топлива в двигатель и замедляет скорость. Если данная мера не устраняет занос, то происходит частичное торможение переднего правого колеса. За этой операцией следует дальнейшее действие по установленной программе, пока не будет устранено возникшее боковое скольжение задних колёс.

В ESP предусмотрена возможность регулирования трансмиссии в автомобилях с электронным управлением АКПП. В таких автомобилях происходит автоматическое переключение на низшую передачу при появлении скольжения по аналогии с зимним способом вождения. Опытные водители, которые привыкли ездить на предельных скоростях и возможностях, отмечают, что система стабилизации курса мешает водить автомашину в таком режиме.

Система стабилизации машины ESP. Принципы управления

Такие ситуации могут возникать в определённые моменты, когда требуется увеличить тягу двигателя, а система контроля наоборот уменьшает её, устраняя скольжение автомобиля. Для таких случаев конструкторы устанавливают выключатели, с помощью которых можно принудительно отключить контрольную систему и осуществлять полностью ручное управление автомашиной.

Оборудование автоматической стабилизации курса входит в бортовой комплекс активной безопасности машины. Основное достоинство системы в том, что оборудованный ею автомобиль становится более послушным и нетребовательным к квалификации водителя. От него требуется только поворачивать руль, а система уже дальше самостоятельно выполняет все необходимые действия для правильного выполнения манёвра.

Однако всегда нужно помнить, что эта система также имеет пределы своих возможностей. При слишком большой скорости или слишком маленьком радиусе поворота даже самая совершенная система контроля устойчивости не сможет спасти машину от неконтролируемого заноса и переворота

[PDF] курсовая устойчивость автомобиля — Скачать бесплатно PDF

1 Курсовая устойчивость автомобиля Prof. R.G. Лонгория Кафедра машиностроения Техасский университет в Ост …

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Направленная устойчивость транспортного средства Проф. Лонгория Кафедра машиностроения Техасский университет в Остине

7 апреля 2015 г.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Ссылки

Схема

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

1

Введение

2

Одноосное транспортное средство

3

Боковое скольжение и сила

4

Направленная устойчивость Модель Рокарда Модель велосипеда Направленная устойчивость при устойчивом повороте Комбинированные силы на колесах

5

5

5

5

5

Каталожные номера

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Направленная устойчивость

Каталожные номера

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость Введение

Справочная информация режим наземного транспортного средства относится к как ходовая часть (колеса, гусеницы и т. д.) управляются и контролируются для достижения мобильности, так что мобильность может быть достигнута надежно. Все больше транспортных средств оснащаются элементами управления и различными уровнями автономности. Необходимо учитывать курсовую устойчивость, потому что наземная техника не движется просто по прямой. Кинематические модели движения используются для описания основных поворотов и рулевого управления транспортного средства, но предполагают отсутствие бокового проскальзывания колес. Следует понимать, когда ограничение бокового скольжения является разумным и когда следует применять модели динамики и скольжения для более полного понимания характеристик устойчивости и управляемости транспортного средства.Обсуждаемые ниже концепции относятся к устойчивости транспортного средства для широкого диапазона типов и размеров транспортных средств, но должно быть ясно, что конкретное определяющее поведение, особенно для сил, возникающих на стыке ходовой части и местности, имеет значительную изменчивость и неопределенность.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Ссылки

«Брызги в шинах» В кадре из Bourne Борн спрашивает Мари: «Ты позаботишься об этой машине?»…. шины чувствовали себя немного забрызганными по дороге сюда «.

Поскольку он готовился ускользнуть от полиции, Борну, вероятно, нужно было понять, как он может довести Mini Cooper до пределов управляемости и производительности без потери контроля. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Совершенно очевидно, что «брызги» не имеют ничего общего с тем, как вода вылетает из машины.

О чем он говорил?

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Каталожные номера

Рассмотрим одноосное динамическое транспортное средство без бокового скольжения. U, с незначительным сопротивлением качению в колесах и в точке A (шарнир с низким коэффициентом трения, ролики и т. Д.).

Эта модель должна быть знакомой, напоминая ранее изученные кинематические модели. Однако теперь учитываются силы, поскольку могут иметь значение динамические эффекты. Начните с рассмотрения колес, которые катятся без продольного или поперечного скольжения.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Некоторые комментарии к одноосной модели

1

2

Мы рассматриваем период, в течение которого поступательная скорость транспортного средства по существу постоянна, поэтому уравнение продольной динамики принимается как v˙ x ≈ 0. Это упрощает изучение поперечной динамики и динамики рыскания при постоянной скорости движения. U. Это обычное допущение при оценке курсовой устойчивости автомобиля.

3

Эта первая динамическая модель предполагает отсутствие бокового проскальзывания колес, что означает наличие ограничивающей силы на границе раздела колесо-земля, которая предотвращает смещение колеса вне плоскости.Позже мы сможем оценить это предположение и смоделировать боковое скольжение.

Если бы Борн управлял этим транспортным средством, он мог бы прокомментировать, что шины были довольно «жесткими», хотя ему может не понравиться то, что оно остается на земле (не может спускаться по ступенькам) и не имеет рулевого управления!

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Да, этот автомобиль похож на тележку для покупок

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Направление устойчивости

Ссылки

Схема

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Устойчивость одноосного транспортного средства

Рассмотрим два случая для этого транспортного средства — в схематическом виде ниже.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Ссылки

Схема

Введение

Одноосный автомобиль

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Одноосный автомобиль -фиксированная рама Динамические уравнения для транспортного средства взяты из общих уравнений Эйлера для твердого тела, выраженных в неподвижной раме. «Обрежьте» уравнения следующим образом: 1

Нет движения по вертикали, vz = 0, крен, ωy = 0 или тангаж, ωx = 0

2

Предположим, что vx = U является постоянным, поэтому на самом деле не нужно x уравнение

3

Отсутствие бокового скольжения на задней оси: vaxle = vy — l2 ωz = 0 (уравнение ограничения), Fa — сила ограничения

p˙x = mv˙ x = Fx — ωy pz + ωz py = Fx — ωy mvz + ωz mvy = 0 p˙y = mv˙ y = Fy — ωz px + ωx pz = Fy — ωz mvx + ω vxmz ˙hz = Iz ω˙ z = Tz — ωx hy + ωy hx = Tz — ω ω ω ω y + y Ix xx Iy

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Схема

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и усилие

Направление устойчивости

Одноосная модель (продолжение) Из фиксированного на теле уравнения для vy, mv˙ y = Fay — ωz mU ⇒ l2 Fay = ml2 v˙ y + ωz ml2 U, которое подставляется в уравнение рыскания, Iz ω˙ z = −l2 Fy = −ml2 v ˙ y — ωz ml2 U Продифференцируем уравнение связи: v˙ y = l2 ω˙ z и подставим вместо v˙ y, Iz ω˙ z = −ml22 ω˙ z — ml2 U ωz Тогда уравнение скорости рыскания принимает вид τ ω ˙ z + ωz = 0. где скорость U отображается в параметре постоянной времени системы τ = (Iz + ml22) / ml2 U, а не в качестве входных данных. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Ссылки

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Модель одноосного транспортного средства (продолжение.) Характеристическое уравнение для этой системы простое, τ s + 1 = 0, и единственный корень (собственное значение) для этой системы, s = −1 / τ. Эта система всегда стабильна1, если транспортное средство не движется назад, U

1 Чтобы понять, как оценивается стабильность, просмотрите приложение. Этот материал поможет понять, как оценивается устойчивость систем автомобиля, представленных на остальных слайдах. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Ссылки

Добавление глубины резкости меняет ситуацию….много! Совершенно другая ситуация, когда вы добавляете ролл. Транспортное средство ниже — «Reliant Robin».

Смотрите в действии: http://www.youtube.com/watch?v=roAKRTR69zU&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=QQh56geU0X8 ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Повышенная сложность с поперечным скольжением Для оценки устойчивости и управляемости колесных транспортных средств нам необходимо понять влияние скольжения как в продольном, так и в поперечном направлении.Сначала мы обсудим боковое скольжение и индуцированную силу. Затем мы рассмотрим совместное действие продольных и поперечных сил скольжения. Явление контакта колеса с землей является значительным источником неопределенности в динамике транспортного средства из-за сложности и изменчивости процессов трения. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Направление устойчивости

Ссылки

Схема

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Боковое усилие при контакте колеса с землей

Угол скольжения, α, образуется между плоскостью колеса и направлением вынужденного внеплоскостного движения.Боковое усилие возникает при контакте колеса с землей только в том случае, если колесо движется в направлении, отличном от его плоскости, а не при прямом движении колеса. Боковая сила, действующая перпендикулярно плоскости колеса, позволяет автомобилю управлять и совершать повороты.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Направление устойчивости

Ссылки

Схема

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и усилие

Направление устойчивости

Поперечное смещение

Обозначения

, силы являются функцией угла скольжения Для пневматических шин сила поворота связана с углом скольжения,

Примеры соотношений для радиальных и диагональных шин показаны на рисунке ниже.

Fyα = f (α) и для малых углов скольжения Fyα ≈ Cα α, где Cα называется жесткостью на поворотах.

Угловая сила также может зависеть от других факторов, таких как развал колеса, нормальная нагрузка, давление в накачке, передача поперечной нагрузки, размер и тип шины (например, радиальная, диагональная и т. Д.), Количество слоев, угол наклона корда, ширина колеса и протектор.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Справочные данные

Определяющий коэффициент прохождения поворотов

Угловой коэффициент определяется как CCα = Cα / Fz, где Fz — вертикальная нагрузка.Обратите внимание, что для Cα используются единицы силы / угла (например, Н / рад), а для CCα — единицы 1 / угол. Типичный седан может иметь CCα около 8 рад − 1, а спортивный автомобиль может иметь значение около 40 рад − 1.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Покрытые брызгами шины?

From Wong [10]

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Каталожные номера

Схема

Введение

Одноосный автомобиль

Поперечное усилие

Курсовая устойчивость

Каталожные номера

Хорошо, но как насчет колес из твердой резины?

Боковая сила по существу моделируется кулоновской силой Fy / Fz = µy, где коэффициент бокового трения µy теперь принимает более сложную функциональную форму в зависимости от угла скольжения, нормальной нагрузки и т. Д.Реальные данные о колесах из твердой резины найти сложно. Однако можно было бы ожидать, что поперечная сила будет «нарастать» от нуля по мере увеличения угла скольжения. «Жесткость» резины, вероятно, сделает колесо более жестким в поперечном направлении. (Если вы найдете какие-либо данные о силе поворота на жестких резиновых колесах, поделитесь!)

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Outline

Introduction

Одноосный автомобиль

Боковое скольжение и сила

Направленный устойчивость

Ссылки

Направленная устойчивость при боковом скольжении

Прежде чем рассматривать влияние продольного скольжения, может быть исследована курсовая устойчивость транспортного средства, подверженного боковым силам скольжения.Например, при изучении характеристик управляемости принято предполагать, что поступательная (продольная) скорость транспортного средства постоянна (в установившемся режиме), как это было сделано для упрощенной модели, изученной ранее. Рокар (1903–1992) сообщил об одном из первых анализов курсовой устойчивости двухосного транспортного средства в 1954 году [7]. Краткое изложение его работы можно найти в Steeds [9] (поскольку оригинальную работу может быть трудно найти).

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Модель Рокарда [9] В модели Рокарда транспортное средство упрощено в виде жесткой прямоугольной рамы с колесами на каждом углу а плоскость каждого колеса вертикальна и параллельна раме.Нет (кинематического) поворота колес. Усилие рулевого управления (т. Е. Силы поворота на каждое колесо / шину) моделируется линейным соотношением F = Kα (в современных обозначениях Fy = Cα α), где α — угол скольжения, K — жесткость на повороте и контакт предполагается, что движение транспортного средства не влияет на силы. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Каталожные номера

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

4K1 K3 (a + b) 2 (M кВ) 2

—

2 (K1 a − K3 b) M k2

, из которого он определил критическую скорость, 2

Vc2 =

2K1 K3 (a + b ) M (K1 a — K3 b)

, ниже которого автомобиль будет устойчивым по курсу.Если K3 b> K1 a, автомобиль устойчив на всех скоростях. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

1

Результаты определяют положение центра масс транспортного средства и характеристики усилия рулевого управления для передних и задних шин

2

При равном усилии рулевого управления обеспечивается стабильность если b больше, чем a, или если ЦТ находится перед средней точкой колесной базы.

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Каталожные номера

Классическая двухосная модель «велосипеда» (четырехколесного транспортного средства) Эта модель предполагает наличие двух колес на передней и задней оси двухосного транспортного средства имеют равные углы скольжения и нормальные нагрузки (также называемая одноколейной моделью).Влияние крена и тангажа не учитывается.

От Вонга [10] (Глава 5)

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Модель велосипеда имеет как минимум три состояния: — поступательный импульс или скорость прямого ЦТ — поперечный поступательный импульс или скорость ЦТ — рыскание угловой момент или скорость около CG

Схема

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Уравнения динамики модели велосипеда Приведенные ниже уравнения имеют форму / обозначение, данное Вонгом [ 10] (глава 5), но может быть получено из основных уравнений Эйлера.Это уравнения с фиксированным телом. m (v˙ x — vy ωz) = Fxf cos (δf) + Fxr — Fyf sin (δf) | {z} {z} | {z} | передний привод

задний привод

влияние поперечной силы

м (v˙ y + vx ωz) = Fyr + Fyf cos (δf) + Fxf sin (δf) Iz ω˙ z = l1 Fyf cos (δf) — l2 Fyr + l1 Fxf sin (δf) Обратите внимание, что правые части — это в основном просто «внешние» силы и моменты (здесь приложенные силами индуцированного взаимодействия шины с поверхностью). Уравнения легко адаптируются для включения управления задними колесами, а также внешних сил или крутящих моментов из-за органов управления или возмущений.Помните: продольные и поперечные силы колеса / шины являются функциями переменных состояния движения (vx, vy, ωz). ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Формулы угла скольжения

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Схема

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Модель велосипеда с уменьшенной степенью свободы — 2 степени свободы, vx = постоянная В этом случае мы считаем скорость движения постоянной, поэтому : vx = V δf = δ = угол поворота (малый) mv˙ x — vy omegaz = Fxf cos (δf) + Fxr — Fyf sin (δf) | {z} | {z} | {z} задний привод

передний привод

влияние поперечной силы

Итак, уравнения приведенной модели велосипеда (опять же, фиксированные на кузове): mv˙ y = Fyr + Fyf + Fxf δf −mvx ωz | {z} ∼0

Iz ω˙ z = l1 Fyf — l2 Fyr + l1 Fxf δf | {z} ∼0

Обратите внимание, что, хотя δ выпадает при приближении малых углов, оно снова входит в поперечные силы через определения угла скольжения, поскольку αf = δf — tan − 1 (vy + l1 ωz) / vx ≈ δf — (vy + l1 ωz) / vx, а −1 αr = tan (l2 ωz — vy) / vx ≈ (l2 ωz — vy) / vx.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Ссылки

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Справочные данные

Глобальная траектория

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Схема

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направление устойчивости

Ссылки

Примеры моделирования модели велосипеда

Следующие примеры проиллюстрированы с помощью моделирования: 1

Уменьшенная модель велосипеда моделируется на постоянной скорости с нулевым углом поворота и между моментами времени tdon и tdof fa в поперечное направление на передней оси.Сравнивается реакция стабильного автомобиля и нестабильного автомобиля, поскольку жесткость заднего поворота снижается вдвое.

2

Устойчивая модель транспортного средства управляется с помощью команд рулевого управления без обратной связи для смены полосы движения на две полосы.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

«Простая» модель велосипеда «Простая» модель велосипеда Код относится к уменьшенной модели велосипеда, в которой скорость движения постоянна, поэтому состояниями являются только поперечная скорость и скорость рыскания, а также глобальное положение и ориентация.2 Wf = L2 * Вт / л; % статической нагрузки на переднюю ось Wr = L1 * W / L; % статической нагрузки на заднюю ось% Обратитесь к Вонгу, раздел 1.4, чтобы узнать о следующих параметрах CCf = 0,171 * 180 / pi; % коэффициент жесткости лобовой части, / рад CCr = 1 * 0,181 * 180 / пи; % коэффициент жесткости заднего каркаса, / рад Cf = CCf * Wf / 2; % жесткости Corning на шину, Н / рад (перед) Cr = CCr * Wr / 2; % жесткости на поворотах сзади на шину, Н / рад (задняя) ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Каталожные номера

Возмущающая сила в «простой» модели велосипеда Этот первый пример показывает, как транспортное средство реагирует на возмущающую силу, приложенную к передней оси, для двух разных случаев.

Обратите внимание на возмущающую силу, Fd vy_dot = (-m * vx * omegaz + Fyr + Fyf * cos (deltaf) + Fxf * sin (deltaf) + Fd) / m; omegaz_dot = (L1 * Fyf * cos (deltaf) — L2 * Fyr + L1 * Fxf * sin (deltaf) + Fd * L1) / Iz;

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Справочные материалы

Стабильная реакция по сравнению с нестабильной базой 9000 Стабильный вариант

Жесткость на поворотах сзади уменьшена вдвое

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и усилие

Смена полосы движения с разомкнутым контуром Фиксированные углы поворота -определенные периоды времени для создания двойной смены полосы движения.

Входы смены полосы движения% двойной смены полосы движения if (t = 1 & t = 2 & t = 3 & t = 4 & t = 5 & t = 6) deltaf = 0; конец;

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Устойчивость по направлению

Ссылки

Схема

Введение

Одноосный автомобиль

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению, устойчивость

Ссылки

Элементы управления и управляемость Термины «контроль», «устойчивость» и «управляемость» тщательно определены в динамике транспортного средства.Диксон [2] определяет эти термины следующим образом: Управление — это действие водителя, направленное на то, чтобы повлиять на движение автомобиля. Стабильность относится к нежеланию автомобиля отклоняться от существующего пути, что обычно является желательной чертой в умеренных количествах. Управляемость — это способность автомобиля успешно проходить повороты, изучение того, как это происходит, и изучение восприятия водителями поведения автомобиля на поворотах. Использование определенных терминов для описания динамики транспортного средства должно учитывать контекст, в котором они используются.Рассмотрим термины недостаточная и избыточная поворачиваемость, которые определены ниже.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Справочные данные

Снижение поворачиваемости и избыточная поворачиваемость От

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Outline

Introduction

Одноосный автомобиль

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Коэффициент или градиент недостаточной поворачиваемости Коэффициент или градиент недостаточной поворачиваемости, Kus, определяется как Wf Wr Kus = — Cαf Cαr Это выражение можно использовать двумя разными способами.1

Кус можно определить на основе анализа устойчивости модели велосипеда. Это не должно вызывать удивления, поскольку Рокар вывел критерий устойчивости из аналогичной модели. Фактически, можно показать, что результаты эквивалентны.

2

Кус может быть получен путем объединения уравнения поперечной динамики в установившемся режиме с кинематикой поворачивающегося транспортного средства. Эти результаты дают представление о концепции нейтрального рулевого управления, поскольку Kus возникает как член в уравнении рулевого управления, δ = L / R + Kus ay / g, где δ — угол поворота, необходимый для достижения поворота радиуса R для транспортного средства. с колесной базой L и ay — поперечное ускорение в повороте.Обратите внимание, что автомобиль с нейтральным рулевым управлением имеет идеальное рулевое управление, δ = L / R.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Справочные данные

Уравнение рулевого управления и Кус Наклон недостаточной поворачиваемости помогает определить величина и направление рулевого управления, необходимые для достижения нейтрального поворота. Это мера направленного отклика разомкнутого контура.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Пример: влияние на управляемость и устойчивость

«Как правило, новые шины обеспечивают повышенное сопротивление аквапланированию за счет полной глубины протектора. С новыми шинами на задних колесах легче избежать заноса из-за чрезмерной поворачиваемости ».

2

«Независимо от того, является ли ваш автомобиль передним, задним или полноприводным, если ваши задние шины теряют сцепление с дорогой из-за аквапланирования на мокрой дороге, избыточная поворачиваемость может привести к потере управления, особенно в поворот ».

3

«Вождение автомобиля с неподходящим комплектом шин опасно.Это может серьезно повлиять на управляемость вашего автомобиля ».

Не могли бы вы оспорить существо утверждений, сделанных в этом плакате?

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Справочные данные

Нестабильность по рысканию вокруг передней оси Уменьшены поперечные шины или допустимая сила поворота, которая напрямую влияет на поперечную динамику и динамику рыскания автомобиля.Это дополнительно усугубляется тем фактом, что более низкие продольные или тяговые силы шины могут облегчить блокировку колеса во время торможения.

Нестабильность рыскания может возникнуть, если передние и задние колеса не блокируются одновременно. Возмущение относительно центра рыскания передней оси вызовет рыскание, которое прогрессирует с повышенным ускорением с уменьшением, когда он завершает поворот на 180 градусов. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Каталожные номера

Последствия потери поперечной силы при блокировке колеса Отличная иллюстрация То, что происходит с силой поворота, когда колесо / шина приближается к 100% скольжению или заносу, как при блокировке, показано на Рисунке 3.54 из Вонга [10], воспроизводится ниже.

Очевидно, почему алгоритмы контроля тяги борются за то, чтобы поддерживать пробуксовку / занос на уровне 20% или ниже, чтобы поддерживать курсовую устойчивость автомобиля. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Справочные документы

Пример: ранние испытания, проведенные Брэдли и Вудом (1931 г.) эксперименты демонстрируют влияние на курсовую устойчивость при блокировке одного или нескольких колес

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Эти результаты «предсказуемы». После того, как комбинированное моделирование продольных и поперечных сил выполнено, можно достичь относительно хорошего прогноза курсовой устойчивости транспортного средства.На приведенном ниже графике показаны результаты двух различных исследований экспериментов Брэдли и Вуда.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Устойчивость по направлению

Справочные материалы

Тяговые / тормозные силы вызывают снижение силы на поворотах Ниже показано, как сила тяги влияет на силу поворота.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

Введение

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Моделирование сочетания продольных и поперечных сил идеальный эллипс.

Как вы этим пользуетесь? 1

Учитывая состояние привода колеса / шины, вы знаете скольжение, s.

2

Вы найдете Fx при s

3

Для данной кривой µ — скольжения вы знаете, что Fx max

4

Значение Fy α — это максимальная сила на повороте для данного значения угла скольжения α .

5

Затем, чтобы найти фактическую (приведенную) силу на повороте, Fy, при текущих условиях скольжения и угла скольжения, вы оцените, используя уравнение модели эллипса.

Эллипс трения выглядит следующим образом:

Fy Fyα

2

+

Fx Fx max

2 = 1

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Краткое описание

транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Ссылки

Резюме Устойчивость транспортного средства зависит не только от сил, возникающих на стыке шины / колеса с землей, и от того, как они уравновешиваются с динамикой транспортного средства, но также и от других приложенных сил и моментов , преднамеренно или нет.Можно изучить ряд различных транспортных платформ, от одноосных транспортных средств, которые обычно используются в небольших наземных роботах, до многоосных транспортных средств, более распространенных для транспортных средств, используемых для пассажирских, промышленных и т. Д. Приложений. Это понимание может быть полезно при рассмотрении того, как следует строить и развертывать автомобильные системы. Картина стабильности не является полной, так как нам необходимо изучить, как ведут себя управляемые автомобильные системы, и применить методы устойчивости для управления настройкой и внедрением и т. Д.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Outline

Introduction

Одноосное транспортное средство

Боковое скольжение и сила

Направленная устойчивость

Каталожный номер

Каталожный номер

[1]

J.П. Ден Хартог, Механика, Дуврское издание.

[2]

Дж. К. Диксон, Шины, подвеска и управление (2-е изд.), SAE, Warrendale, PA, 1996.

[3]

Д. Т. Гринвуд, Принципы динамики, Прентис-Холл, 1965. ( или любое более позднее издание).

[4]

Т.Д. Гиллеспи, Основы динамики транспортного средства, SAE, Варрендейл, Пенсильвания, 1992.

[5]

Д.К. Карнопп и Д.Л. Марголис, Технические приложения динамики, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 2008.

[6]

J.B. Liljedahl, P.K. Тернквист, Д. Смит и М. Хоки, Тракторы и их силовые агрегаты, ASAE, Сент-Джозеф, Мичиган, 1996.

[7]

Я. Рокар, «L’instabilite en Mecanique», Masson et Cie, Paris, 1954.

[8]

Л. Сегель, «Теоретическое предсказание и экспериментальное обоснование реакции автомобиля на рулевое управление», Институт инженеров-механиков, Труды автомобильного отдела, № 7, стр. 310-330, 1956-7.

[9]

W. Steeds, Mechanics of Road Vehicles, Iliffe and Sons, Ltd., Лондон, 1960.

[10]

J.Y. Вонг Дж. Ю. Теория наземных транспортных средств, John Wiley and Sons, Inc., Нью-Йорк, 2001 г. (3-е изд.).

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

Определения устойчивости Мы должны уточнить наше понимание устойчивости транспортного средства.Статическая устойчивость системы относится к ее способности или тенденции искать состояние статического равновесия после того, как оно было нарушено. При небольшом отклонении от состояния равновесия оно устойчиво, если возвращается в состояние равновесия. Справа показан классический способ иллюстрации этих концепций.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Статическая устойчивость иногда измеряется, например, величиной силы (или крутящего момента), необходимой для смещения тела на определенное расстояние (или угол).

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

Статическая и динамическая устойчивость транспортных средств При исследовании наземных транспортных средств необходимо учитывать как статическую, так и динамическую устойчивость движения в одной или нескольких основных степенях свобода: продольное, поперечное, рыскание, крен и т. д.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Транспортное средство, которое нестабильно статично, обычно нестабильно динамически.Однако нелегко оценить, будет ли статически устойчивая система также динамически устойчивой. Анализ с помощью линеаризованных моделей обращается к динамической устойчивости, но может быть неточным для больших движений от равновесия, когда нелинейный анализ или моделирование более точны. В любом случае полученное понимание ровно настолько хорошо, насколько хороша модель.

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

Устойчивость линейных систем Мы используем модели для понимания стабильности, осознавая, что они несовершенны и не предназначены для включения всех эффектов, которые могут повлиять на стабильность , как известные, так и неизвестные.Например, силы, вызванные взаимодействием с землей и имеющие значительную изменчивость, играют ключевую роль и могут возникать как в результате пассивных, так и активных действий. Мы все еще можем многому научиться, используя линейные модели таких сил. Методы анализа устойчивости с использованием линейных систем дают представление, даже если они применимы только для небольшого движения относительно состояния равновесия. На следующих слайдах представлены некоторые из этих методов.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

От BIBO до оценки устойчивости с использованием функций s-области, графиков полюс-ноль 1

Рассмотрим постоянную силу, приложенную к массе, скажем, p˙ x = mv˙ x = Fx = F.В то время как входная сила ограничена, выходная скорость vx не ограничена. Эта система не является стабильной с ограниченным входом-ограниченным выходом (BIBO).

2

Система с импульсной характеристикой h (t) называется BIBO тогда и только тогда, когда Z ∞ | h (t) | dt

R

3

Например, массовая «система» имеет функция импульсного отклика h (t) = RR∞ ∞ −∞ | h (τ) | dτ = 0 1 · dτ = ∞ (не ограничена).

4

Передаточная функция системы G (s) может быть найдена путем преобразования Лапласа функции импульсной характеристики.

5

Преобразование Лапласа единичного шага, 1 (t), равно 1 / с.

6

Передаточная функция системы с одной массой, которая имеет входное усилие, выражается G (s) = V / F = 1 / s.

7

Передаточная функция 1 / с имеет единственный полюс (корень) в начале координат при нанесении на график полюс-ноль.

8

Любая система с одним полюсом в исходной точке не является стабильной BIBO.

9

Системы, у которых есть полюса с положительными действительными частями, нестабильны.

F dt = 1 (t), функция единичного шага. Итак,

10 Системы, у которых есть полюса с отрицательными действительными частями, являются стабильными. 11 Системы, у которых есть полюса на воображаемой оси, называются предельно устойчивыми (они колеблются).

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

Стабильность системы низкого порядка

Для одной степени свободы проблемы со стабильностью могут быть легче изучать и понимать, используя «физическую» интерпретацию или анализ.Динамические системы второго порядка позволяют нам построить фундаментальное понимание определений устойчивости. В следующих примерах характеристическое уравнение из линейного дифференциального уравнения используется для понимания того, как собственные значения зависят от параметров системы.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

Пример линейной системы вращения Для простой системы вращения, представленной ниже, характеристическое уравнение имеет следующий вид: s2 + (b / J) s + (k / J) = 0.Корни легко найти: s 2 kbb ± j — s = — 2J J 2J

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Пока b и J положительны, эта модель говорит нам, что эта система всегда стабильный. Полюса всегда находятся справа от мнимой оси (отрицательные действительные части).

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

Устойчивость с различными уровнями демпфирования

График сложных корней для вращательной системы, показанный ниже, показывает, как корни изменяются в зависимости от демпфирования, б.

Случаи, когда корни находятся на мнимой оси, соответствуют чистым гармоническим колебаниям. Иногда мы говорим, что это незначительно или нейтрально. Когда b дает корни в (f), система нестабильна. Ситуации, когда затухание отрицательное, могут возникать в некоторых физических системах, хотя этот эффект может быть только временным. Тем не менее, этого может быть достаточно, чтобы вызвать автоколебания, как показано на следующем слайде.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости по Раусу

Примеры критериев устойчивости по Раусу

Неустойчивость, вызванная отрицательным демпфированием

Отрицательная демпфирующая сила

Обратите внимание, что эффективное демпфирование, обозначенное НАКЛОНОМ кривой, в обоих случаях отрицательное.Это один из способов определить вероятность нестабильности в системе. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

Неустойчивость, вызванная отрицательной жесткостью Отрицательная жесткость также может привести к нестабильному поведению. Работа клапана впрыска топлива, показанная ниже, специально имеет отрицательные характеристики пружины, как показано на характеристиках справа.

Возвратная сила, действующая на гирю, представляет собой суммарный эффект силы механической пружины и силы «Бернулли» из-за изменения давления на седле клапана. ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Кривая силы-смещения

Клавиши на клавиатуре также имеют аналогичную преднамеренно «нестабильную» конструкцию, предназначенную для изгиба.

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критерия устойчивости Рауса

Критерий устойчивости Рауса — 1

Для более сложных систем может быть непросто «интуитивно» оценить стабильность или легко решить корни систем низкого порядка.Мы можем оценить «абсолютную стабильность», используя критерий устойчивости Рауса. Этот метод сообщит нам, стабильна ли система, но ничего не скажет о «насколько» стабильной или относительной стабильности. Мы получаем представление об относительной стабильности, изучая конкретные положения полюсов системы на реально-воображаемой плоскости. Например, метод корневого локуса дает представление об относительной стабильности.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критерия устойчивости Рауса

Критерий устойчивости Рауса — 2

Критерий устойчивости Рауса позволяет определить число полюсов передаточной функции, лежащих в правой половине s-плоскости, без факторизации полинома.Это относится к передаточным функциям с конечными полиномами вида G (s) =

B (s) bm sm + bm − 1 sm − 1 + · · · + b1 s + b0 = an sn + an − 1 sn− 1 + · · · + a1 s + a0 A (s)

Это полезно, чтобы помочь определить диапазон, например, который могут принимать определенные параметры без потери стабильности системы.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критерия устойчивости Рауса

Критерий устойчивости Рауса Таблица Рауса:

an sn + an − 1 sn − 1 + · · · + A1 s + a0 = 0 an − 1 an − 2 — an an − 3 an − 1 an − 1 an − 4 — an an − 5 b2 = an − 1

b1 =

b1 an− 3 — an − 1 b2 c1 = b1 c2 =

b1 an − 5 — an − 1 b3 b1

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

sn sn − 1.. . …

ан-2 ан-4. . . ан-1 ан-3 ан-5. . . b1

b2

b3. . .

c1

c2

c3. . .

Критерий: Корни имеют отрицательные действительные части тогда и только тогда, когда элементы первого столбца таблицы Рауса имеют одинаковый знак. Количество смен знака равно количеству корней с положительными действительными частями.

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критериев устойчивости Рауса

1

Описание критерия устойчивости Рауса

2

Пример 1 — числовое характеристическое уравнение

3

4

Пример 3 — определение диапазона K для устойчивости

5

Пример 4 — Анализ устойчивости по Routh для шимми колеса

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Примеры критериев устойчивости по Routh

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Пример Рауса -1

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критерия устойчивости Рауса

Концепции устойчивости

Пример

Анализ устойчивости

ME 379M / 397 Cyber ​​Автомобиль Systems (Longoria)

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критерия устойчивости Рауса

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости Рауса

Примеры критерия устойчивости Рауса

Пример Рауса — 3 Для характеристического уравнения определите K для устойчивости.Таблица Рауса: 3

2

s + 3s + 3s + 1 + K = 0 Мы требуем, чтобы оба этих условия выполнялись для устойчивости, 8 − K> 0 1 + K> 0, следовательно, −1

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

s3 1 3 0 … s2 3 1 + K 0 … 0 … s1 (8 — K) / 3 s0 1 + K 0 …

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости по Раусу

Примеры критериев устойчивости по Рау

Анализ устойчивости по Раусу для регулировочной шайбы колеса — 1 На приведенном ниже рисунке показана регулировочная шайба колеса, распространенная в конструкциях осей транспортных средств 1930-х годов [1].Для объяснения требуется описание 3 степеней свободы. Это самовозбуждающаяся вибрация, но она также может быть вызвана дисбалансом шин.

Регулировочная шайба колесного типа более четко проиллюстрирована ниже.

Анализ устойчивости по Раусу (следующий слайд) показывает, что система устойчива, если mal> IG + ma2 Проблема в конечном итоге устраняется независимой подвеской передних колес.

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Концепции устойчивости

Анализ устойчивости

Критерий устойчивости по Раусу

Примеры критериев устойчивости по Раусу

Анализ устойчивости по Раусу для шимми колес — 2

, s3 +

amV kl2 V kl 2 s + s + = 0 2 2 IG + ma IG + ma IG + ma2

Из таблицы Рауса требуется стабильность, aml> IG + ma2 и, V kl> 0

ME 379M / 397 Cyber ​​Vehicle Systems (Longoria)

Таблица Рауса: s3 s2 s1 s0

1 амВ / Ie (kl2 / Ie — V kl / amV) V kl / (IG + ma2)

, где Ie = IG + ma2

kl2 / Ie V kl / Ie 0 0

0 0

… … … …

Направленная устойчивость в установившемся состоянии транспортного средства (Автомобиль)

27,5.

27.5.1.

Когда колеса находятся в движении, на шины действуют как вертикальные, так и боковые (боковые) силы из-за изгиба дороги, бокового ветра, передачи веса и центробежной силы, возникающей при движении по криволинейной траектории и повороте транспортного средства на поворотах.Когда поперечная сила действует на дорожное колесо и шину, между пятном контакта протектора шины и поверхностью дороги действует реакция, которая представляет собой силу сопротивления, и препятствует любому боковому движению. Эта противодействующая сила сопротивления известна как сила поворота (рис. 27.33), величина которой равна величине боковой силы. Увеличение

Рис. 27.33. Искажение пятна контакта при замене шины при воздействии боковой силы.
в этой поворотной силе примерно пропорционально увеличению поперечной силы до тех пор, пока шина не потеряет сцепление с землей.За пределами этой точки пропорциональность не соблюдается с дальнейшим увеличением поперечной силы
, так что существует вероятность разрыва шины. Однако чем больше сила поворота, создаваемая между шиной и землей, тем выше сцепление шины с дорогой.
Когда поперечная сила толкает гибкие стенки шины в сторону, сила сопротивления заставляет пятно контакта шины принимать искривленную форму. Следовательно, жесткое колесо указывает и катится в направлении, в котором им управляют, в то время как область шины, контактирующая с землей, непрерывно следует по колее, проложенной деформированным протектором пятна контакта (рис.27.33А). Угол между направлением плоскости колеса и направлением, в котором оно фактически движется, известен как угол скольжения. При небольшом угле скольжения каждый элемент шины остается в контакте с землей без проскальзывания.

Рис. 27.34. Влияние угла скольжения на силу поворота.
Величина силы поворота между шиной и дорогой зависит от следующих факторов.

Усилие на повороте линейно увеличивается с увеличением угла скольжения, примерно до четырех градусов, при превышении которых усилие на повороте увеличивается нелинейно и с гораздо меньшей скоростью (Рис.27.34), в значительной степени зависящие от конструкции шины.

По мере того как вертикальная или радиальная нагрузка на шину увеличивается для заданного угла скольжения, поворачивающая сила возрастает очень скромно для малых углов скольжения, но гораздо больше при больших углах скольжения (рис. 27.35).

Рис. 27.35. Влияние вертикальной нагрузки шины на прохождение поворотов.

Рис. 27.36. Влияние давления в шинах на поворот.

Для данного угла скольжения сила поворота (рис. 27.36) линейно возрастает с увеличением давления в шине, а также с увеличением угла скольжения в шине.

Центробежная сила (поперечная сила), возникающая из-за движения транспортного средства по криволинейной траектории, толкает каждое колесо вбок, преодолевая противодействующую реакцию земли пятна контакта шины. Следовательно, каркас шины и протектор очень незначительно деформируются, образуя полукруг в области пятна контакта.В результате путь, по которому идет шина на уровне земли, не совсем совпадает с направлением, указывающим колесо. Сопротивление, оказываемое короной шины или поясной областью протектора каркаса, предотвращая его деформацию и возникновение «угла скольжения», является мерой силы поворота шины. Жесткость на повороте определяется как сила на повороте, развиваемая для каждого градуса создаваемого угла скольжения.

Жесткость шины на повороте — это наклон угловой силы в зависимости от кривой скольжения, обычно вдоль ее линейного участка (рис.27,34). Чем больше сила поворота, развиваемая на градус угла скольжения, тем больше жесткость шины на повороте и тем меньше поправка на угол поворота для выдерживания заданной траектории движения транспортного средства.

Если неподвижное колесо нагружено, пятно контакта распространяется вокруг геометрического центра шины на уровне земли. Когда нагруженное колесо катится вперед, кожух, поддерживающий протектор, деформируется и слегка сдвигается назад (рис.27,37). В результате большая величина поворачивающей силы, создаваемой между землей и каждым элементом протектора, смещается от статического центра давления к некоторому динамическому центру давления, который расположен за вертикальным центром шины. Однако величина переключения зависит от конструкции колеса, нагрузки, скорости и тяги. Большая часть зоны реакции протектора на землю сосредоточена за статическим центром колеса. Фактическое распределение поворачивающей силы показано заштрихованной областью между центральной линией шины и нанесенной на график линией поворачивающей силы (Рис.27,37). Общая сила поворота приблизительно пропорциональна этой заштрихованной области, и ее результирующее динамическое положение известно как центр давления. Расстояние между статическим и динамическим центрами давления известно как пневматический след (рис. 27.37). Величина пневматического следа зависит от степени проскальзывания между шиной и землей, вертикальной нагрузки на колесо, давления в шине, скорости транспортного средства и конструкции шины. Более длинное пятно контакта обычно обеспечивает больший пневматический след.Шины с радиальным слоем имеют более длинное пятно контакта, чем шины с поперечным слоем.

Рис. 27.37. Иллюстрация самоустанавливающегося крутящего момента.
Как объяснено выше, если движущееся транспортное средство управляется на повороте дороги, поперечная (боковая) сила Fs вызывает равную и противоположную силу реакции на уровне земли, называемую силой поворота Fc. Центр давления поворотной силы находится позади геометрического центра колеса, а боковая сила действует перпендикулярно центру ступицы колеса.Из-за смещения между этими двумя силами, известного как пневматический след, tp, вокруг геометрического центра колеса образуется пара, которая имеет тенденцию поворачивать оба рулевых колеса в направлении движения прямо. Этот самогенерирующийся крутящий момент, который пытается восстановить плоскость колес с направлением движения, известен как самоустанавливающийся крутящий момент (рис. 27.37). Характеристики шины заставляют управляемые шины возвращаться в исходное положение после преодоления поворота дороги.Самоустанавливающийся крутящий момент Tsat может быть определен как произведение поворачивающей силы Fc и пневматического следа tp.

Таким образом, Tsat = Fcx tp, Нм.
Увеличение прогиба шины из-за высокой нагрузки увеличивает пятно контакта. Пневматический след расширяется, и, следовательно, самоустанавливающийся крутящий момент увеличивается с увеличением площади пятна контакта. С другой стороны, увеличение давления в шине для данной нагрузки в шине укорачивает пневматический след и снижает крутящий момент самоцентрирования.Передача нагрузки при торможении, ускорении и прохождении поворотов также влияет на крутящий момент самоустанавливания, поскольку это изменяет площадь пятна контакта. На самоустанавливающийся момент мало влияют малые углы скольжения во время торможения или ускорения, но при больших углах скольжения торможение снижает центрирующий момент, а ускорение увеличивает его (рис. 27.38). Статический крутящий момент рулевого управления, то есть крутящий момент, необходимый для поворота рулевого управления, когда колеса не вращаются, выше, чем создаваемый крутящий момент самоустанавливающегося при движении транспортного средства, и не зависит от него.Высокий статический крутящий момент рулевого управления возникает из-за деформации каркаса шины и трения, возникающего между элементами протектора шины на уровне земли.
27.5.2.

Рассмотрим ситуацию, когда транспортное средство движется вперед по прямой дороге. Пусть боковая сила, вызванная, возможно, порывом ветра, действует через центр тяжести транспортного средства, и для простоты предполагается, что она действует посередине между передней и задней осями.Если равные установившиеся углы скольжения создаются из-за боковых сил на передние и задние шины, транспортное средство движется по новой прямой линии под углом, пропорциональным создаваемым углам скольжения (рис. 27.39). Это движение не связано со скоростью рыскания, вызванной вращением вокруг вертикальной оси, проходящей через

Рис. 27.38. Изменение крутящего момента самоустанавливания в зависимости от силы поворота.

Рис. 27.39. Нейтральное управление на прямой дороге.
через центр тяжести и, следовательно, называется нейтральным поворотом.В этой ситуации линии проекции, проведенные перпендикулярно направлению движения протектора шины, никогда не пересекаются, не имея какого-либо поворота транспортного средства.

Рассмотрим ситуацию, когда транспортное средство движется вперед по прямой дороге, мешающая боковая сила действует через центр тяжести транспортного средства, и средние установившиеся статические углы сна задних колес больше, чем передних. Это может быть возможно из-за конструкции подвески, конструкции шины и давления в шине или распределения веса.В этом случае траектория движения транспортного средства представляет собой кривую в направлении приложенной боковой силы (рис. 27.40A). Чтобы понять эту нестабильность направления, линии проекции нарисованы перпендикулярно направлению протекторов катка шины. Эти линии проекции примерно пересекают друг друга в некоторой общей точке, мгновенном центре. В результате создается центробежная сила, действующая в том же направлении, что и приложенная боковая сила. В результате вся машина пытается вращаться вокруг этого центра, стремясь повернуться навстречу мешающей силе.Это состояние известно как чрезмерное поворачивание. Чтобы исправить эту ситуацию, транспортное средство должно управляться в том же направлении, что и боковая сила, от центра вращения.
Теперь представьте, что автомобиль поворачивает, когда углы скольжения шин заднего колеса также больше, чем у передних колес (рис. 28.40B). В этом состоянии все проецируемые линии, проведенные перпендикулярно направлению движения каждой шины, соответствующему ее углу скольжения, сливаются вместе в некоторой общей точке, называемой динамическим мгновенным центром.Это общая точка

Рис. 27.40. Чрезмерная управляемость. А. По прямой. Б. На поворотах.
впереди задней оси и дальше внутрь. Таким образом, получается меньший радиус поворота, чем у мгновенного центра Аккермана для данного угла поворота рулевого колеса. В таких условиях движения автомобиль стремится к повороту. Поскольку радиус поворота уменьшается, величина центробежной силы, действующей через центр тяжести транспортного средства, становится больше, так что повышается склонность транспортного средства к чрезмерной поворачиваемости.Эта реакция на избыточное поворачивание увеличивается еще больше при более высоких скоростях транспортного средства на заданной круговой траектории, потому что рост центробежной силы вызывает большую реакцию шины на землю, так что углы скольжения на каждом колесе соответственно увеличиваются. Ситуация чрезмерного поворота руля приводит к нестабильным условиям вождения, поскольку транспортное средство имеет тенденцию более круто поворачивать в поворот с повышением скорости, если водитель не уменьшает блокировку. Автомобиль с задним приводом имеет большую тенденцию к чрезмерной поворачиваемости, поскольку приложение тягового усилия во время поворота снижает жесткость поворота и увеличивает углы скольжения задних колес.Подрулить.
Представьте, что на транспортное средство, первоначально движущееся по прямой дороге, действует мешающая боковая сила, действующая через центр тяжести, и угол скольжения на передних шинах больше, чем на задних.

Рис. 27.41. Подрулить. А. По прямой. Б. На поворотах.
(рис. 27.41A). В этом случае линии выступа, перпендикулярные направлению движения протектора шины, встречаются примерно в общей точке на стороне, противоположной стороне боковой силы. Направленный путь транспортного средства представляет собой кривую от приложенной боковой силы.Это вызывает центробежную силу, которая действует в направлении, противоположном мешающей боковой силе. Следовательно, транспортное средство вращается вокруг мгновенного центра и движется в том же направлении, что и возмущающая сила. Это состояние рулевого управления известно как недостаточная управляемость. Это можно исправить, повернув рулевое управление в направлении, противоположном возмущающей силе, от мгновенного центра вращения.
Когда автомобиль поворачивает в поворот, если углы скольжения на шинах передних колес больше, чем на задних шинах (рис.27.4 IB) все линии проекции, проведенные перпендикулярно направлению движения каждой шины, пересекаются примерно в одной точке перед задней осью. Радиус поворота в этом случае больше, чем у мгновенного центра Аккермана. При больших углах скольжения передних колес автомобиль стремится уклониться от поворота. Поскольку радиус поворота больше, величина центробежной силы, создаваемой в центре тяжести транспортного средства, меньше, чем в случае избыточной поворачиваемости.Таким образом, тенденция к недостаточной поворачиваемости, как правило, менее серьезна, и ее можно исправить, повернув рулевые колеса ближе к повороту. Когда переднеприводное транспортное средство движется по криволинейной траектории, жесткость передних шин при повороте снижается, так что при приложении тягового усилия углы скольжения спереди увеличиваются, вызывая состояние недостаточной управляемости.
Рисунок. 27.42 представляет сравнение между углом поворота передних колес и скоростью транспортного средства для различных тенденций поворота.Нейтральное рулевое управление поддерживает постоянный угол поворота во всем диапазоне скоростей, в то время как тенденция как недостаточного, так и избыточного поворачивания увеличивается со скоростью. Недостаточная поворачиваемость относительно прогрессирует по мере увеличения скорости, но избыточная поворачиваемость быстро увеличивается с увеличением скорости. Принято считать, что чрезмерная поворачиваемость опасна и нежелательна. Поэтому углы скольжения передних колес должны быть немного больше, чем на задних, чтобы возникла небольшая тенденция к недостаточной управляемости.

Как это работает: Контроль устойчивости

Ссылки на следы из хлебных крошек

1. Как это работает
2. История функций

Множество датчиков и систем помогают держать ваш автомобиль в нужном направлении, но они могут работать только на определенное количество времени

Автор книги статья:

Дата публикации:

Содержание статьи

Дрейф боком — отличное развлечение для опытного гонщика на закрытой трассе, но это определенно не то, чем водители хотят заниматься в пробках в повседневных поездках.Чтобы помочь вам оставаться на верном пути, Transport Canada требует, чтобы каждое новое пассажирское транспортное средство, продаваемое в Канаде, начиная с 2012 модельного года, было оснащено электронной системой контроля устойчивости (ESC).

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Система реагирует за миллисекунды, когда определяет, что автомобиль движется не в том же направлении, что и рулевое управление, другими словами, занос, и немедленно принимает меры, чтобы все исправить.Считается достаточно важным то, что эта функция безопасности теперь также требуется на новых тракторных прицепах, продаваемых в Канаде, а в июне будущего года — также на междугородних и школьных автобусах.

Хотя все системы ESC в основном работают одинаково, между ними могут быть незначительные различия, поэтому автопроизводители часто присваивают им собственные имена. Вы можете увидеть, как это рекламируется под такими терминами, как система стабилизации автомобиля (Acura), AdvanceTrac (Ford), StabiliTrak (General Motors) или Vehicle Dynamic Control (Nissan), среди многих других.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В системе контроля устойчивости используются компоненты и датчики некоторых других функций безопасности автомобиля, включая антиблокировочную систему тормозов (ABS). Тормоза не позволяют колесам поворачиваться, но на самом деле именно шины, цепляющиеся за асфальт, останавливают автомобиль, и даже хорошие шины способны на многое.В транспортном средстве без АБС заклинивание тормозов приводит к блокировке колес, и шины могут скользить и превращать транспортное средство в гигантский тобогган.

До появления ABS водителей учили включать и выключать тормоза, давая шинам возможность цепляться за тротуар каждый раз, когда тормоза отпускаются. Антиблокировочная система тормозов делает то же самое, но с помощью электроники они нажимают и отпускают намного быстрее, чем это может сделать любой водитель, помогая сохранять устойчивость автомобиля при остановке. При панической остановке в автомобиле с АБС вы сильно нажимаете на тормоз и не отпускаете ногу, позволяя системе делать свое дело.Когда срабатывает АБС, вы почувствуете пульсацию педали тормоза, а также услышите скрежет или стон. Поскольку теперь шины имеют сцепление, а не скользят, вы также можете управлять автомобилем, если это помогает избежать столкновения, что невозможно, если колеса заблокированы и скользят.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Электронный контроль устойчивости также работает с антипробуксовочной системой автомобиля.Эта электронная система измеряет скорость вращения колес. Если кто-то вращается быстрее, что может указывать на то, что он на скользкой поверхности, система контроля тяги активирует тормоз на этом колесе, а также может на мгновение снизить мощность двигателя, помогая вращающейся шине восстановить сцепление с дорогой. (Иногда вам нужно немного покрутить колеса, например, когда вы пытаетесь выбраться из глубокого снега, поэтому рекомендуется выключить антипробуксовочную систему, если вы застряли.)

И ABS, и антипробуксовочная система. в первую очередь предназначены для продвижения вперед.Если что-то начинает уходить в сторону, тогда на помощь приходит ESC. Это зависит в первую очередь от трех датчиков, которые измеряют рыскание, скорость колес и угол поворота.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Датчик рыскания расположен в центре транспортного средства и, как следует из названия, измеряет рыскание — насколько транспортное средство перемещается влево или вправо от своей вертикальной оси. Затем система сравнивает это с углом поворота — направлением передних колес и тем, как далеко вы их повернули.Если вы повернули колеса влево, а машина послушно поворачивает в ту сторону, то все хорошо.

Но если датчики обнаруживают, что ваши колеса повернуты влево, а машина движется вправо, они понимают, что вы заносите боком. Чтобы помочь вам выбраться из этого, он использует некоторые или все компоненты из систем ABS и контроля тяги, включая торможение определенных колес и снижение мощности двигателя, чтобы вернуть все в соответствие с направлением колес и вернуть водителя. в управлении автомобилем.Он работает, когда передние или задние колеса теряют сцепление с дорогой и автомобиль начинает заносить. Он постоянно контролирует автомобиль в любых погодных условиях и автоматически включается при необходимости. Его можно временно отключить на некоторых моделях, но он вернется к значению по умолчанию при следующем запуске двигателя.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Система очень эффективна, и исследования Министерства транспорта Канады показывают, что количество ДТП, вызванных потерей управления водителями из-за этого, снизится на 29 процентов.Но он может сделать очень многое, и пока можно только спорить с законами физики. Чтобы обеспечить безопасное вождение, убедитесь, что ваши шины в хорошем состоянии, с достаточным протектором и должным образом накачаны. Меняйте полосу движения постепенно, вместо того, чтобы поворачивать колесо, чтобы переехать. Разгоняйте автомобиль медленно и равномерно, а не резко нажимайте на педаль газа, особенно на скользкой дороге. А если вы попадете на гравий или мягкую поверхность, например, на обочину, не нажимайте на тормоза. Вместо этого медленно отпустите дроссельную заслонку и постепенно возвращайтесь на тротуар.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь, чтобы получать информационный бюллетень Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже готово.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Мы столкнулись с проблемой при регистрации. Пожалуйста, попробуйте еще раз

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях. На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными.Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновление в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, комментарии. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Повышение курсовой устойчивости автомобиля в поворотах на основе управления моментом рыскания

Устойчивость направления Испытание тормозной машины

Заказчик военных НИОКР
Глейшер Чен, менеджер по отраслевым приложениям для электромобилей, Dewesoft China

Несмотря на усовершенствования конструкции шасси автомобиля за последние десятилетия, смещение рулевого управления во время торможения, когда водитель должен применить корректирующий крутящий момент рулевого управления для сохранения курса, все еще может наблюдаться в определенных условиях во время движения.

Заказчику, занимающемуся военными исследованиями и разработками, необходимо точно измерить эффективность торможения транспортных средств, в частности, как точно измерить смещение центральной оси тормоза. Компания Dewesoft предоставила решение, основанное как на подключаемом модуле Dewesoft X Brake test, так и на подключаемом модуле Polygon в сочетании с технологией GPS RTK.

Введение

Все автомобили демонстрируют некоторую степень нестабильности направления при прямолинейном торможении, поскольку реальные автомобили не являются действительно симметричными.

По сегодняшним стандартам транспортных средств, управляемости и управляемости , даже незначительное отклонение такого типа недопустимо. Если водитель не исправит ситуацию, автомобиль может съехать на определенную сторону дороги, так называемое тормозное усилие. Существует множество источников такого поведения:

• кинематический тормоз рулевого управления,
• асимметричное массовое распределение, или
• тормозной дисбаланс.

Имеется три оценочных показателя эффективности торможения автомобиля:

• эффективность торможения,
• постоянство эффективности торможения, а
• курсовая устойчивость тормозящего автомобиля.

Направление устойчивости при торможении — это характеристика, при которой автомобиль не рыскает, не буксует и даже не теряет управляемость при торможении.

В дополнение к регистрации общих параметров испытания тормозов, таких как тормозной путь, начальная скорость торможения, среднее полное замедление (MFDD) и другие параметры, нашему заказчику необходимо было измерить скорость угла рыскания во время торможения и отклонение от оси тормоза. сумма и т. д.