Повышение качества переходных процессов при управлении поворотом быстроходной гусеничной машины.

Abstract

Предметом исследования является управляемое движение гусеничной машины с дискретными свойствами механизма управления поворотом. Целью работы является совершенствование качества переходных процессов при регулировании угловой скорости поворота гусеничной машины. В статье приводится обоснование необходимости совершенствования качества переходных процессов при управлении поворотом гусеничной машины для повышения ее быстроходности. Динамика управляемого движения исследуется на основе имитационного моделирования системы дифференциальных уравнений по трем обобщенным координатам. На основе сравнительного анализа результатов имитационного моделирования и экспериментального исследования динамики управляемого движения установлено, что быстроходность ограничивается перерегулированием реакции машины на управляющее воздействие, колебательностью переходного процесса и недостаточной интенсивностью его затухания. Решение задачи повышения быстроходности осуществляется на основе реализации современного информационного подхода – создания автоматизированной системы стабилизации траектории движения машины, реализующей идею перераспределения силового управляющего воздействия (Input Shaper). Исследованием установлено, что применительно к рассматриваемому объекту управления наилучшие результаты демонстрирует алгоритм нулевой вибрации (Zero Vibration Shaper (ZV-Shaper)), который позволяет минимизировать предельное перерегулирование, а переходный процесс становится близким к апериодическому. Качество процесса управления определяется стабильностью собственной частоты системы, на которую настроен предлагаемый Input Shaper. В связи с этим целесообразно в систему управления введение контура мониторинга и идентификации собственной частоты. Результаты исследования создают предпосылки повышения быстроходности машины, в том числе на грунтах с низкими сцепными свойствами. The study focuses on the controlled motion of a tracked vehicle with discrete properties of a steering control mechanism. The research aims to improve the quality of transient processes when adjusting the angular speed of a tracked vehicle. The article substantiates the need to improve the quality of transients in steering control of a tracked vehicle in order to increase its speed. The research of controlled motion dynamics is a simulation-based study of a system of differential equations with respect to three generalized coordinates. Basing on a comparative analysis of the simulation results and experimental data of the controlled motion dynamics, it was established that the specific speed is limited by the overshoot of machine response to the control action, the transient oscillation, and the insufficient intensity of its damping. The problem of increasing speed was solved by implementing a modern information approach, i.e. creation of an automated system for stabilizing the machine trajectory that redistributes the power control effect (Input Shaper). It was found that the Zero Vibration Shaper (ZV-Shaper) algorithm works best for the control object under consideration. It minimizes the limiting overshoot, and the transient becomes similar to a periodic. The quality of the control process is determined by the stability of the natural frequency of the system to which the proposed Input Shaper is tuned. Thus, it is advisable to introduce a circuit of monitoring and natural frequency identification into the control system. The research results suggest increasing the specific speed of a vehicle, including on soils of low coupling properties.