Министерствообразования и науки Украины
Севастопольскийнациональный технический университет
КафедраАвтомобильного транспорта
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
АВТОМАТИЧЕСКОЕУПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМАМИ АВТОМОБИЛЯспециальности 07.09.0258«Автомобили и автомобильноехозяйство»
Выполнил: ст. гр. АВ-51з Калашников
Проверил: доц. Долгин.В.П.Севастополь2010
ЗАДАНИЕ
Дляподвески автомобиля указанной модели (выбрать в соответствии с вариантом)
1.построить переходную h(t) (исследование подвески во временнойобласти) и
2.частотные характеристики (исследование подвески в частотной области) A(w), F(w), Jm(w), Re(w), Jm(Re(w)) в диапазоне частот от Wmin=Wr/10 рад/с до Wmax=Wr*10 рад/с.
ЧАСТОТНЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ МОДЕЛИ
Ст.гр. АВ-51з Калашников
/>
/>
Рисунок 1.1 – Кинематические схемы подвески автомобиля
Обозначения:
W — передаточнаяфункция,
R(w)- вещественная частотнаяхарактеристика,
M(w)- мнимая частотная характеристика,
A(w)- амплитудная частотная характеристика,
F(w)- фазовая частотная характеристика,
ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ
W = b0/(a0+a1*p+a2*p^2);
a0 = c:a1:=L:a2:=m:b0:=c:
Yu = x*limit(W,p=0);
ПАРАМЕТРЫ ПОДВЕСКИ
Ma– 10185 Масса автомобиля
Mg–5000Грузоподъемность
Kz– 0 Коэффициент загрузки
Dh– 0.1 Осадка под нагрузкой
xi– 0,5 Коэффициент демпфирования (комфортности, xi=0,3..0,8)
m = (Ma+Mg*Kz)/4;
c = evalf(Mg*9.81/Dh)/4;
L = 2*xi*c*sqrt(m/c);
ПЕРЕХОДНЫЕХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЕВ
При вычисленияхпереходной характеристики звена операторным методом необходимо выполнитьследующие действия.
Получить изображение X(p) по Лапласу входного сигнала X(t) в соответствии с определением
X(p) => L{X(t) },
что в терминахматематического пакета MAPLE with(inttrans) имеетвид
Lx:=laplace(X,t,p); (Lx =X(p), X =X(t)).
Найтиизображение выходного сигнала Y(p) => X(p)*W(p).
Перейти от изображения поЛапласу выходного сигнала Y(p) к оригиналу Y(t) в соответствии с определением
Y(t) => L-1{Y(p)},
что в терминахматематического пакета MAPLE with(inttrans) имеетвид
Px:=invlaplace(Lx*W,p,t); (Px =X(t), W =W(p)).
Таблица – Переходныехарактеристики
Аналитическое решение
Тип звена
Передаточная функция
Переходная характеристика [1, с.92],[2,c. 296]
Коебательное
ξ 1
/>
/>
/>/>/>/>.
Апериодическое,
ξ ≥ 1
/>/>
/>; />; />; />; />; />.
РЕШЕНИЕ
1. Исследование вовременной области
> # Блок 1
restart;
with(stats):
with(inttrans):
№:=051355; # НОМЕРЗАЧЕТНОЙ КНИЖКИ
randomize(№); # ВАРИАНТЗАДАНИЯ
N:=10:
t1:=time():
№=051355
051355
> # Блок 2
#Передаточная функция
W:=b0/(a0+a1*p+a2*p^2);
a0:= c:a1:=L:a2:=m:b0:=c:
Yu:=x*limit(W,p=0);
/>
/>
> # Блок 3
#ПАРАМЕТРЫ ПОДВЕСКИ
Ma:=6135:# Масса автомобиля
Mg:=5000:# Грузоподъемность
Kz:=0;# Коэффициент загрузки
Dh:=0.10: # Осадкапод нагрузкой
xi:=0.5:# Коэффициент демпфирования (xi=0,3..0,8)
m:= evalf((Ma+Mg*Kz)/4);
c := evalf(Mg*9.81/Dh)/4;
#c:=c/2;
xi:=xi/1.5:
L := 2*xi*sqrt(m*c);
T:=sqrt(m/c);
/>
/>
/>
/>
/>
> # Блок 4
#Переходная характеристика
x:=1: # Скачок
Lx:=laplace(x,t,p); # Изображениесигнала
Px:=invlaplace(Lx*W,p,t); # Обратноепреобразование Лапласа
/>
/>
> # Блк 5
#Графики переходной характеристики
t0:=15*T: # Времяпереходного процесса
tr:=1.35: # Времярегулирования
G1:=plot([tr,J,J=0..subs(t=tr,Px)],linestyle=2):
G2:=plot(Px,t=0..t0,linestyle=4,thickness=4):
G3:=plot(Yu*1.05,t=0..t0,linestyle=4):
G4:=plot(Yu*0.95,t=0..t0,linestyle=4):
G5:=plot(Yu,t=0..t0,linestyle=4):
plots[display]({G1,G2,G3,G4,G5},title=«Переходная характеристика»);
# Блок 6
# Перерегулирование
Max:=maximize(Px,t=0..t0):
Kz:=Kz;
c :=c;
L:=L;
Per:=Max-x;
tr:=tr;
/>
/>
/>
/>
/>
/>
2. Частотныехарактеристики
> # Блок 6
#ОПИСАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
p:=I*w:
R(w):=evalc(Re(W));
M(w):=evalc(Im(W));
A(w):=abs(W);
F(w):=argument(W);
/>
/>
/>
/>
> # Блок 7
#ДИАПАЗОН ЧАСТОТ
T:=sqrt(a2/a0):
Wr:=evalf(sqrt(1-2*xi^2)/T); #[1, стр.117]
Wmax:=Wr*10;Wmin:=Wr*.1;
/>
/>
/>
> # Блок 8
# ГОДОГРАФ
G:=plot([R(w),M(w),w=0..Wmax],color=red,style=line,thickness=3):
plots[display]({G},title=`ГОДОГРАФ`);
/>
> # Блок 9
#ОПИСАНИЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИХ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
G1:=plot([log10(w),R(w),w=Wmin..Wmax],
color=red,linestyle=4,thickness=3,legend=«R(w)»): # ВЧХ
G2:=plot([log10(w),M(w), w=Wmin..Wmax],
color=blue,style=line,thickness=3,legend=«M(w)»): # МЧХ
G3:=plot([log10(w),A(w), w=Wmin..Wmax],
color=red,linestyle=4,thickness=3,legend=«A(w)»): # АЧХ
G4:=plot([log10(w),F(w), w=Wmin..Wmax],
color=black,style=line,thickness=3,legend=«F(w)»):# ФЧХ
> # Блок 10
#ГРАФИКИ ЛАЧХ [A(w)] и ЛФЧХ[F(w)]
g:=1.01:
Am:=evalf(1/(xi*sqrt(1-xi^2)*2)); #[1, с.117]
G5:=plot([log10(w),Am,w=Wr/g..Wr*g],style=point,
symbol=circle,symbolsize=15,legend=«Am»):
G6:=plot([log10(Wr),J,J=0..Am],linestyle=2,legend=«Wm»):
G7:=plot([log10(w),-Pi,w=Wmin..Wmax],linestyle=4,legend=«Pi»):
plots[display]({G3,G4,G5,G6,G7},title=`ЛАЧХ и ЛФЧХ`);
/>
/>
Рисунок 1.3- Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ
#Блок 11
#ГРАФИКИ ЛВЧХ [R(w)] и ЛМЧХ [M(w)]
plots[display]({G1,G2},title=`ЛВЧХ и ЛМЧХ`);
Kz:=Kz;
L:=L;
c:=c;
Wr:=Wr;
/>
Рисунок 1.4– Графики ЛВЧХ и ЛМЧХ
/>
/>
/>
/>
Выводы: Для указанных параметров системы переходный процесс имеетколебательный характер. Время окончания переходного процесса на уровне 5% — менее 3,4с.
Перерегулированиесоставляет величину менее 0,5
Приложение
Выпускается Московским автозаводом имени Лихачева с 1986г. Кузов — деревянная платформа армейского типа с откидным задним бортом, в решетках боковых бортов вмонтированы откидные скамейки на 16 посадочных мест, имеется средняя съемная скамейка на 8 мест, предусмотрена установка дуг и тента. Кабина — трехместная, расположена за двигателем, сиденье водителя — регулируемое по длине, высоте, наклону подушки и спинки.
Основной прицеп СМЗ-8325 (армейский).
/>
Модификация автомобиля:
— ЗИЛ-131НА — автомобиль с неэкранированным и негерметизированным электрооборудованием;
— ЗИЛ-131НС и ЗИЛ-131НАС — исполнение ХЛ для холодного климата (до минус 60°С).
По заказу автомобили ЗИЛ-131Н могут выпускаться в виде шасси без платформы для монтажа различных кузовов и установок.
С 1966 до 1986 гг. выпускался автомобиль ЗИЛ-131. />
Грузоподъемность:5000
по BCPNf видам дорог и местности 3750 кг.
по дорогам с асфальтобетонным покрытием (без прицепа) 5000 кг.
Снаряж. масса (без лебедки) 6135 кг.
В том числе:
на переднюю ось 2750 кг.
на тележку 3385 кг.
Полная масса 10185 кг.
В том числе:
на переднюю ось 3060 кг.
на тележку 7125 кг.
Допустимая полная масса прицепа при массе груза автомобиля 3750 кг:
по всем видам дорог и местности 4150 кг.
по дорогам с асфальтобетонным покрытием 6500 кг.
Приведенные ниже показатели даны для автомобиля полной массой 10185 кг и автопоезда с прицепом полной массой 4150 кг.
Макс, скорость автомобиля 85 км/ч.
То же, автопоезда 75 км/ч.
Время разгона автомобиля до 60 км/ч 50 с.
То же, автопоезда 80 с.
Выбег автомобиля с 50 км/ч 450 м.
Макс.преодолеваемый подъем автомобилем 60 %
То же, автопоездом 36 %
Тормозной путь автомобиля с 50 км/ч 25 м.
То же, автопоезда 25,5 м.
Контрольный расход топлива, л/100 км, при скорости 60 км/ч:
автомобиля 35,0 л.
автопоезда 46,7 л.
Глубина преодолеваемого брода с твердым дном при номинальном давлении воздуха в тинах:
без подготовки 0,9 м.
с предварительной подготовкой (автомобиля ЗИЛ-13 1Н) продолжительностью не более 20 мин 1,4 м.
Радиус поворота:
по внешнему колесу 10,2 м.
габаритный 10,8 м.
Библиографический список
Долгин В.П. Автоматическоеуправление техническими и технологическими системами и объектами. Методыанализа систем и объектов / В.П. Долгин.– Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2003. –404 с.