Устройство для моделирования динамики движения гусеничной машины

.3(088,8) ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИД(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАДИНАМИ 1 И ДВИЖЕНИЯ 1 УСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ по авт. св. У 1003115, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем воспроизведения взаимодействия гусеничной машины с грунтом, оно дополнительно содержит датчик напряжения, пропорционального виду грунта, два мостовых выпрямителя, ограничительные резисторы, третий инвертор, последовательно соединенные первый блок выделения модуля напряжения, первый блок умножения, блок воспроизведения нелинейности типа "экспонента", второй блок умножения и четвертый инвертор, последовательно соединенные второй блок выделения модуля напряжения и блок деления, причем выход блока.деления соединен с другим входомпервого блока умножения, первыйвыход датчика напряжения, пропорционального виду грунта, подключен квходу третьего инвертора, вход ивыход которого через соответствующие ограничительные резисторы подключены к одной паре вершин первого мостового выпрямителя, другая паравершин которого подключена к входуи выходу третьего интегратора соответственно, одна пара вершин второго мостового выпрямителя соединенасоответственно с входом и выходомчетвертого интегратора, выход которого подключен к входу первогоблока выделения модуля напряжения,другая пара вершин второго мостового выпрямителя через соответствующие ограничительные резисторы соединена с входом и выходом четвертогоинвертора, второй выход датчиканапряжения, пропорционального видугрунта, соединен с другим входомвторого блока умножения.10832 45 50 Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в тренажерах для подготовки механиков-водителей гусеничных машин. 5По основному авт. св, В 1003115 известно устройство для моделирования динамики движения гусеничной машины, содержащее четырех интегратора, два сумматора и два инвертора, 10 первые входы первого и второго интеграторов являются соответствующими входами устройства и их выходы подключены к первым входам первого и второго сумматоров соответственно, 15 вторые входы которых соединены с выходом третьего интегратора, выход первого инвертора подключен к первому входу четвертого интегратора, выход которого соединен с треть им входом второго сумматора непосредственно, а с третьим входом первого сумматора через второй инвертор, пятый и шестой интеграторы, входы которых подключены к выходам перво го и второго сумматоров соответственно, выход пятого интегратора соединен с вторым входом первого интегратора, входом первого интегратора и первым входом третьего интегратора, второй вход которого подключен к выходу шестого интегратора и вторым входом второго и четвертого интеграторов.Недостатком данного устройства является то, что в нем не учитываются характеристики грунта и их взаимосвязь с динамикой движения при прямолинейном движении и повороте, т.е. не моделируется взаимодействие гусеничной машины с грунтом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования взаимодействия гусеничнои машины с грунтом.Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования динамики движения гусеничной машины дополнительно введены датчик напряжения, пропорционального виду грунта, два мостовых выпрямителя, ограничительные резисторы, третий инвертор, последовательно соединенные первый блок выделения модуля напряжения, первый блок умножения, блок воспроизведения нелинейности типа "экспонента", второй блок умножения и четвертый инвертор, последователь 07но соединенные второй блок выделения модуля напряжения и блок деления, причем выход блока деления соединен с другим входом первого блокаумножения, первый выход датчика напряжения, пропорционального видугрунта, подключен к входу третьегоинвертора, вход и выход которогочерез соответствующие ограничительные резисторы подключены к однойпаре вершин первого мостового выпрямителя, другая пара вершин которого подключена к входу и выходутретьего интегратора соответственно, одна пара вершин второго мостового выпрямителя соединена соответственно с входом и выходом четвертого интегратора, выход которогоподключен к входу первого блока выделения модуля напряжения, другаяпара вершин второго мостового выпрямителя через соответствующие ограничительные резисторы соединена свходом и выходом четвертого инвер -тора, второй выход датчика напряжения, пропорционального виду грунта,соединен с другим входом второгоблока умножения.На чертеже приведена схема йредлагаемого устройства,Устройство содержит первый 1 ивторой 2 интеграторы, первый 3 ивторой 4 сумматоры, пятый 5 и шестой6 интеграторы, первый инвертор 7,третий интегратор 8, первый мостовойвыпрямитель 9, блок 10 деления,первый блок 11 умножения, второйблок 12 выделения модуля напряжения, блок 13 воспроизведения нелинейности типа "экспонента", третийинвертор 14, второй блок 15 управления, датчик 16 напряжения, пропорционального виду грунта, второй инвертор 17, четвертый интегратор 18,второй мостовой выпрямитель 19, пер-.вый блок 20 выделения модуля напряжения четвертый инвертор 2 1, резисторы 22, операционные усилители 23,конденсаторы 24 и ограничительные1.еэисторы 25. Устройство работает следующим образом.Если на первые входы интеграторов 1 и 2 подать равные по знаку и величине, например, положительные напряжения 04 и 04, пропорциональные крутящему моменту, приложенному к правому и левому ведущим колесам1083207 15 20 25 30 гусениц, то на выходе интеграторов11 и 2 появятся отрицательные напряжения Пу и Б 1 , пропорциональные линейной скорости движения гусениц.Напряжения 011 и 1)1 поступают на первые входы сумматоров 3 и 4, с помощью которых осуществляется суммирование следующих величинна сумматоре 3 Б,+01111+В/2П,111,(1)на сумматоре 4 Б +011 +В/2 Б(2) где Б и 011 - напряжения, пропорциональные линейнымскоростям правой(левой) гусеницы;напряжение, пропорциональное линейнойскорости машин;- напряжение, пропорциональное угловойскорости поворотамашины (энак этогонапряжения определяется направлениемповорота);В - расстояние междуцентрами правой илевой гусениц.Напряжения на выходах сумматоров 3 и 4 будут положительными, так как в процессе разгонаПу) Пум1 Ц 1ПчмЦ 10 р Указанные суммы интегрируются с помощью интеграторов 5 и б, в результате чего формируются напряжения -Б и -И 2 , пропорциональные вели- З 5 чине усилия, развиваемого в рабочей ветви правой и левой гусениц. Постоянные времени интеграторов 5 и 6 пропорциональны линейной податливости рабочих ветвей гусениц. НапРЯжениЯ -Пт и -Бт 2 постУпают на входы интеграторов 1, 2 и 8. На входы интеграторов 1 и 2 эти напряжения поступают с учетом коэффици ента, пропорционального радиусу ведущего колеса, и имеют знак, противоположный знаку напряжений Б иМ 1 Бр,2 , т.е. противодействуют разгону. В результате этого моделируются затраты энергии на разгон машины, Н апряжения Бт и Птакже поступают на первый и второй входы интегратора 8, для которого они.являются пропорциональными силами, приводящими машину в движение. В качестве допущения считается,что буксованиегусениц с грунтом отсутствует. вВ результате на выходе интегратора 8 появляется напряжение 01, пропорциональное прямолинейной скорости движения машины. Это напряжение поступает на соответствующие входы сумматоров 3 и 4, в рез 1 льтате чего происходит уменьшение упругой деформации рабочих ветвей гусениц.Кроме того, напряжение -Б черезт 1 инвертор 7, а напряжение -П непосредственно поступают на входы интегратора 18. А так как на входах интегратора 18 они равны, но противоположны по знаку за счет инвертора 7, то эти напряжения не приводят к изменению напряжения Пц на выходе интегратора 18. Если в качестве начальных условий принять Ц, = О,. то будет сохраняться прямолинейное движение, В этом случае третьи слагаемые выражения (1) и (2) будут равны нулю, Следовательно -011 =-0112, т.е. моделируется прямолинейное движение гусеничной машины с мгновенной скоростью ЧМ(1).Если в какой-то момент времени изменить напряжение Ц; например, до нуля то в этом случае напряжение на выходе интегратора 1 начнет уменьшаться. В результате этого напряжение на выходе сумматора 3 сменит знак на противоположный, так как до этого момента времени П преобладало над значением напряжения 3 д 1. После того, как -011 стало уменьшаться, -Б стало меньше Бм, Вследствие интегрирования указанной суммы напряжение -Б на выходе интегратора 5 начинает уменьшаться, а при определенных условиях может сменить знакд на противоположный (указанные условия определяются соотношением постоянных времени интеграторов, входяших в состав устройства).Так как -о.1 с Ц 1 2 то разность на входах интегратора 18 О 1. - Б с От тг ф что вызывает заряд этого интегратора 18, причем его выходное напряжение Пь,положительной полярности через инвертор 17 поступает на вход сумматора 3 и непосредственно на вход сумматора 4. За счет инвертора 17 напряжения П и Бч в данном случае отрицательные и совпадают по знаку, что вызывает увеличение положительного напряжения на выходе сумматора 3 и, следовательно увеличение -П на выт 1ходе интегратора 5. С другой стороны, напряжение Пг,д уменьшает напряжение на выходе сумматора 4 и, следовательно напряжение -Бт , т.е, производится уменьшение разности на5входах интеграторов 18 Ут Птз 4 0что замедпяет заряд последнего. Таккак постоянная времени интегратора18 пропорциональна моменту инерциимассы машины в повороте, то устрой 1 Оство моделирует влияние моментаинерции массы машины, в повороте навеличину угловой скорости. Это соответствует реальным условиям, так какдля того, чтобы ввести машину в поворот, необходимо затратить дополнительную силу, характеризующуюсяповорачивающим моментом. При снятииповорачивающего момента машина сама выходит из поворота, что моделируется следующим образом.Если вновь на вход интегратора 1подать напряжение Б= Б, то напряжение Буна выходе интегратора1 начнет увеличиваться, уменьшая приэтом напряжение -Б , а на выходеинтегратора 5 напряжение также начнет увеличиваться,При взаимодействии гусениц сгрунтом при наличии угловой скорости машины возникает момент сопротивления.повороту, который противодействует последнему. Формированиемомента сопротивления повороту осуществляется следующим образом. 35Напряжения Пу и Бь с выходовинтеграторов 8 и 18 поступают наблоки 12 и 20 выделения модуля, навыходе которых появляются напряженияВЧМ 1 и"Иа) . Напряжение 13, про: 40порциональное Ч, поступает на блок10 деления, который предназначендля получения напряжения Б"(1, пропорционального 1/Чг,Напряжение 10 "/ч.с помощью блока 4511 умножения умножается на напряжение П 1, в результате чего на выходеблока 11 формируется напряжение, пропорциональное кривизне поворота машины Бг. Это напряжение поступает 50на блок 13 воспроизведения нелинейности, который реализует зависимостьМ 1 = ГЬ), где Мп - момент сопротйвления повороту, Эта зависимостьописывается экслонентой,На выходе блока 13 формируется напряжение, пропорциональное моменту сопротивления повороту Бгся, которое умножается с помощью блока 15 умножения на напряжение, пропорциональное коэффициенту сопротивления повороту 11 и характеризующее качество грунта, Это напряжение снимается с датчика 16 вида грунта, представляющего собой, например, переключатель, на выходе которого формируется значение напряжения в зависимости от положения переключателя,Далее напряжение с выхода блока 15 умножения с помощью инвертора 21 преобразуется в двухполярное напряжение, которое поступает на соответствующие вершины мостового выпрямителя 19, служащего для гредотвращения появления напряжения БГ 1 от напряжения, пропорционального моменту сопротивления.Напряжение, пропорциональное силе сопротивления прямолинейному движению, снимаемое с выхода датчика вида грунта, с помощью инвертора 14 преобразуется в двухполярное и поступает на соответствующие вершины мостового выпрямителя 9, служащего для предотвращения появления напряжения Уот напряжения, пропорционального силе сопротивления прямолинейному движению.Таким образом, устройство позволяет моделировать динамику движения гусеничной машины при взаимодействии ее с грунтом, причем параметры грунта могут задаваться с помощью датчика грунта.Применение предлагаемого устройства в тренажерах позволяет воспроизводить движение гусеничной машины в различных дорожных условиях, что в свою очередь, дает возможность повысить качество обучения водителей гусеничных машин. Кроме того, приме нение предлагаемого устройства в исследовательских стендах позволяет оценить управляемость гусеничной машины на этапе проектирования, что приведет к более качественной разработке гусеничньгх машин,1083207 Составитель В. ФукРедактор М. Рачкулинец Техред А.Бабинец ектор Г. дписно аказ 175 юиал ППП "Патент"; г. Ужгород, ул ктная, 4 44ВНИИПИ Госудапо делам из3035, Москва,Тираж 699ственного кбретений иЖ, Раушс итета СССР крытийя наб., д. 4