sistemi za regulaciju dinamike, stabilnosti i...

• Prva grupa sistema: bazirani na elementima i dejstvu kočnog sistema• U hardverskom smislu jedan sistem, više softverski realizovanih funkcija

funkcija• Princip: upravljanje radnim pritiskom u izvršnim organima pojedinih

točkova (modulacija), u funkciji upravljanja kočnim momentom, radi ostvarenja odgovarajuće uzdužne sile na točku

• Obuhvata funkcije:

Mehatronika MSUS i vozila Sistemi za regulaciju dinamike, stabilnosti i upravljivosti

Sistemi za regulaciju dinamike, stabilnosti i upravljivosti vozila

Dr Boris Stojić, 2018

• Obuhvata funkcije:• ABS: sistem za sprečavanje blokiranja kočenog točka i srodne pomoćne

funkcije• ASR: sistem za sprečavanje proklizavanja pogonskog točka (u sadejstvu

sa upravljanjem pogonskim sistemom)• ESP: sistem za poboljšanje upravljivosti odnosno povećanje stabilnosti

bočne dinamike vozila u kritičnim manevrima• Ostalo: sistemi asistencije vozaču (pojačavač sile kočenja, polazak na

uzbrdici...)

Anti-Blocking System, Anti-Slip Regulation, Electronic Stability Programme - opšte prihvaćeni nazivi/skraćenice, u upotrebi i drugačije formulacije


Fizičke osnove za dejstvo ABS/ASR sistemaPonašanje točka pri dejstvu kočnog ili pogonskog momenta:

• Pojava uzdužnog klizanja• Klizanje: mera odstupanja teorijske (vT = rDT) od stvarne (v) brzine kretanja

vozila; poreklo: deformaciono klizanje + delimično ili potpuno proklizavanje kontaktne površine pneumatika

• Koeficijent prijanjanja (odnos uzdužne i vertikalne sile na točku) se menja sa intenzitetom klizanja s: = MAX s 1015% (približno: početak potpunog proklizavanja kontaktne površine)


proklizavanja kontaktne površine)

Dinamika kočenog točka (sledeći slajd):

• Točak usporava, • U stabilnom delu dijagrama (s), porast kočnog momenta MK dovodi do porasta

intenziteta tangencijalne reakcije točka RX

• Porast RX se po smeru delovanja suprotstavlja porastu• Nakon porasta klizanja s iznad kritične vrednosti, dolazi do pada intenziteta RX;

dolazi do naglog porasta intenziteta ugaonog usporenja točka, što ubrzava dalji porast klizanja s a time dovodi do još većeg pada sile RX; povratna sprega dovodi do gotovo trenutnog blokiranja točka.

0ω

ω


Ponašanje točka pri dejstvu kočnog ili pogonskog momenta:

MAX

s

Nestabilno područje

Fizičke osnove za dejstvo ABS/ASR sistema

MK


s

s=100%s10-15%

RXMAX = MAX G

Nestabilno područje

FXGT

rD

e

RXGT

XTKiEKV RGeMΣMωJ

Kritično klizanje


Granično iskorišćenje prijanjanja pri kombinovanom dejstvu uzdužne i bočne sile

YXR FFF

FR2 = FX

2 + FY2

FX2 + FY

2 = (GT· φMAX)2 = const jednačina kružnice

FRMAX = GT· φMAX



FX

FY

FR Što je veće FX, manje prijanjanja ostaje za realizaciju FY, i obrnuto!


Opšti slučaj kombinovanog dejstva uzdužne i bočne sile

Granica prijanjanja

FRMAX = GT· φMAX



Ugao povođenja



Bočna sila Uzd.sila Bočna sila

Ugao

Uzd. kliz.



Izvor: Pacejka

Ugao povođenja Uzd. klizanje s Uzd.sila

Ugao Ugao



Izvor: Bosch




Važna svojstva kombinovanog dejstva uzdužne i bočne sile :

• U odsustvu uzdužne sile (slobodan točak) može da se realizuje najveća bočna sila

• Pri optimalnom uzdužnom klizanju ( = MAX) uzdužna sila je maksimalna, pri čemu još postoji značajna rezerva prijanjanja za realizaciju bočne sile

• Pri blokiranom točku, uzdužna sila je manja od fizički moguće (S < MAX), posebno nepovoljno: moguća bočna sila je neznatna (tj. c → 0)!



g

aK

R

lθ

y

C

δZ

Z

δP

P

c

G

c

GK

Podsetnik: K – GRADIJENT PODUPRAVLJIVOSTI

- potreban ugao zakretanja upravljačkog točka

c - koeficijent bočne krutosti pneumatika

l – osovinsko rastojanje vozila

RC – radijus krivine

GP, GZ – osovinske reakcije


Uticaj gubitka bočne sile usled blokiranja točkova na upravljivost i stabilnost vozila u bočnom pravcu:

Blokiranje prednjihtočkova GUBITAK

Blokiranje zadnjihtočkova GUBITAK STABILNOSTI

SPREG



K

2

R

vm točkova GUBITAK UPRAVLJIVOSTI

SPREG

Odgovarajuća bočnareakcija na obe osovine UPRAVLJIVO I STABILNO VOZILO

K →

K → -


Fizičke osnove za dejstvo ESP sistema

ZYZPYPTZTZ FcosFMωJ ll

Jednačine kretanja vozila:Komentar: MT FYP - sa pozitivnim predznakom - izaziva porast Z upravljačko dejstvo; FYZ - sa negativnim predznakom, suprotstavlja se porastu Z stabilizujuće dejstvo

YZYP

K

2

N FcosθFR

v

g

Gam


KRg



ZYZPYPTZTZ FcosFMωJ ll YZYP

K

2

N FcosθFR

v

g

Gam

U normalnim uslovima kretanja važi:

• Odziv pneumatika je približno linearan, odnosno važi FYP,Z = cYP,ZP,Z; cYP,Z const• m, JTZ, cYP, cYZ predstavljaju konstruktivne parametre vozila• Putem odgovarajućih senzora mere se ugao zakretanja upravljačkih točkova i brzina


• Putem odgovarajućih senzora mere se ugao zakretanja upravljačkih točkova i brzina kretanja v

• Rešavanjem jednačina kretanja određuju se parametri krivolinijskog kretanja - Z i aN

koje odgovaraju datim parametrima vozila pri trenutnim vrednostima i v• Putem odgovarajućih senzora mere se stvarne vrednosti Z i aN

• Ukoliko se utvrde odstupanja izračunatih i izmerenih vrednosti Z i aN aktivira se izvršni organ kočnice na jednoj strani vozila

• Nastaje odgovarajući korekcioni moment MZKOR koji utiče na kretanje vozila tako da nastoji da uskladi trajektoriju vozila sa izračunatim parametrima krivolinijskog kretanja



ZKORZYZPYPZTZ MFcosFωJ ll

• Jednačina kretanja postaje:

• MZKOR = FKORb/2 - korekcioni moment u odnosu na težište vozila T

• b/2 - polovina širine traga točkova


b/2 - polovina širine traga točkova• FKOR - rezultujuća uzdužna sila dobijena

na osnovu kočnog momenta saopštenog točku, čija potrebna veličina se određuje u okviru upravljačke jedinice

Tipičan primer kritičnog manevra u praksi: "Lift-off Oversteer"



• Uticaj korekcionog momenta MZKOR na raspodelu bočnih sila / povođenje / upravljivost vozila:





Izvor: SSP204


Osnovne karakteristike sistemaPrincip rada:

• Održavanje klizanja točka u optimalnim granicama (ABS i ASR) odnosno generisanje odgovarajuće tangencijalne reakcije točka (ESP)

MK

FXGT

ωJeM

T

X

G

R MAX

S < MAX

Optimalno


rD

e

RXGTD

EKVT

DD

KX

r

ωJG

r

e

r

MR

s

Optimalno klizanje

• Kočni moment MK je proporcionalan pritisku pK u radnom organu - cilindru kočnice• Putem modulacije pritiska pK vrši se upravljanje momentom MK radi ostvarivanja

optimalnog s odnosno RX

• Modulacija pritiska pK - kod ABS u sadejstvu sa komandom vozača na pedalu kočnice, kod ASR/ESP autonomno

• Modulacija pK neophodna pumpa, solenoidni ventili


Osnovne karakteristike sistema

Konfiguracija sistema i pojedine komponente

Sa Haldex sp.


Izvor: SSP204

Primer: VW/Audi - Bosch

Integracija

Potrebno samo za ESP

1 ili 2 kom.

Aktivniservo


Osnovne karakteristike sistemaPrimer konfiguracije sistema





Izvor: Bosch




Izvor: Bosch/Trautmann

Primer: Bosch integrisane komponente


Komponente sistema - primeriSenzor broja obrtaja točka i nazubljeni prstenovi


Integracija komponenata

Golf IV nazad

Golf IV napred

Pasivni i aktivni senzori




Izvor: Bosch




Izvor problema: korozija i oštećenja

Zamenjen nazubljeni prsten


Komponente sistema - primeriUpravljačka jedinica i hidraulički modul

Izvor: Bosch



Komponente sistema - primeriSenzor ugla volana

Izvor: Youtube -autorepairtutorials


autorepairtutorials Izvor: Bosch

Izvor: motor-talk.de


Dejstvo ABS sistemaPrincip modulacije pritiska


Izvor: Trautmann

1 – ulazni ventil

2 – izlazni ventil

12

34

3 – povratna pumpa

4 – akumulator pritiska (za brzo rasterećenje)

Koriste se 2/2 elektromagnetni ventili.

Par ventila za svaki izvršni organ (kočni cilindar / čeljust)


Dejstvo ABS sistemaPrincip modulacije pritiska

Funkcije:

1. Pritisak na osnovu komande vozača: ventili 1 i 2 isključeni, 1 otvoren, 2 zatvoren, pumpa neaktivna


Izvor: Trautmann

12

34

neaktivna

2. Držanje dostignutog pritiska na konstantnom nivou: ventil 1 uključen, ventil 2 isključen, oba zatvorena, pumpa neaktivna

3. Snižavanje pritiska: ventili 1 i 2 uključeni, 1 zatvoren, 2 otvoren, pumpa vraća kočnu tečnost u cilindar, povratni hod pedale


Dejstvo ABS sistemaPrimer radnog ciklusa na podlozi sa dobrim prijanjanjem

Brzina

Tangencijalno

vV

vT

vV – brzina vozilavT – obimna /ugaona brzina točkaaT – obimno /ugaono ubrzanje točka vRef – referentna1 – normirano klizanje

Početak kočenja


Tangencijalno /ugaono

ubrzanje točka

Pritisak u izvršnom organu kočnice

1 – normirano klizanje

vRef i 1 – izračunavaju se na osnovu signala senzora i programirane upravljačke logike

+A, +a, –a - predefinisane granične vrednosti ubrzanja/usporenja točka

Početak kočenja

aT

Izvor: Bosch, Trautmann



Brzina

Tangencijalno

vV

vT

t=t1:Ugaono usporenje točka dostiže prvu referentnu (kritičnu) vrednost

Prepoznavanje stanja:aT < -a



ubrzanje točka


aT < -a

Reakcija sistema:Počinje zadržavanje pritiska, izračunavanje vRef

(signal senzora točka više nije merodavan jer je sistem stupio u dejstvo)




Brzina

Tangencijalno

vV

vT

t=t2:Obimna brzina točka pada ispod normiranog klizanja

Prepoznavanje stanja:vT < 1



ubrzanje točka


Reakcija sistema:Počinje snižavanje pritiska, dejstvo povratne pumpe




Brzina

Tangencijalno

vV

vT

t=t3:Ugaono usporenje točka se vraća na prvu referentnu vrednost

Prepoznavanje stanja:aT > -a



ubrzanje točka


aT > -a

Reakcija sistema:Počinje zadržavanje pritiska




Brzina

Tangencijalno

vV

vT

t=t4:Ugaono ubrzanje točka dostiže drugu referentnu vrednost

Prepoznavanje stanja:aT > +A




ubrzanje točka


aT > +A

Reakcija sistema:Pritisak na osnovu komande vozača



Brzina

Tangencijalno

vV

vT

t=t5:Ugaono ubrzanje točka pada ispod druge referentne vrednosti, povratak u stabilno područje krive (s)



ubrzanje točka


Prepoznavanje stanja:aT < +A

Reakcija sistema:Počinje zadržavanje pritiska




Brzina

Tangencijalno

vV

vT

t=t6:Ugaono ubrzanje točka pada ispod treće referentne vrednosti

Prepoznavanje stanja:aT > +a



ubrzanje točka


aT > +a

Reakcija sistema:Postupno povećanje pritiska (izbegavanje rezonantnog odziva), ponovno praćenje vozila preko signala senzora umesti vRef (točak u režimu normalnog kotrljanja)




Brzina

Tangencijalno

vV

vT

t=t7:Ugaono ubrzanje točka ponovo pada ispod prve referentne vrednosti

Prepoznavanje stanja:aT < -a



ubrzanje točka


aT < -a

Reakcija sistema:Odmah počinje smanjenje pritiska, bez zadržavanja i bez izračunavanja vrednosti 1


sistemi za regulaciju dinamike, stabilnosti i...

Documents