Методика оптимизации параметров гидроусилительного агрегата рулевого управления автотранспортных средств Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 629.7.064

В.М. Степанов, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-54-50, eists@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ), Н.М.Меркулов, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-54-50, eists@rambler.ru (Россия. Тула, ТулГУ),

МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОУСИЛИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Основные элементы механической части систем рулевого управления, гидроусилитель находятся в сложной взаимозависимости, переходные процессы определяются как конструктивными параметрами, так и режимами работы. Зависимости между входными параметрами и выходными, а также оценочными показателями качества устанавливаются обобщенной математической моделью оптимизируемой системы.

Переходные процессы в ГУА и системе ГУА - рулевое управление определяются ее структурой и параметрами.

Оценка качества функционирования гидросистемы определяется набором критериев (табл. 1).

Здесь QH - подача насоса; q - расход масла в магистрали к силовому цилиндру; ц - объемный КПД; л - коэффициент расхода; Fn - площадь поршня; Р - давление масла; R - сопротивление повороту; х0 - ширина проходной щели в нейтральном положении; kQ, ^ - коэффициенты усиления гидроусилителя по расходу, нагрузке, скорости; Уж - объем жидкости; тГ ,тМ - гидравлическая и механическая составляющая запаздывания; Еж - модуль объемной упругости жидкости; V - скорость движения поршня.

Реализация гидросистемы связана с определением оптимальной совокупности параметров с учетом высокой размерности векторного критерия и ограничений, а также нелинейных характеристик обобщенной математической модели ГУА и системы ГУА - рулевое управление.

В общем виде задача для ГУА и системы ГУА - рулевое управление. Требуется найти такое множество, для которого

где ф(А), фт"(А) - векторы минимизируемых и максимизируемых критериев; Ф , Ф - диапазон ограничений критериальных ограничений; G(А) -ограничения типа неравенства.

Ф(А) ^ subord

(1)

Wl с W, W2 с W, Wl п W2 = Ф, Ф = (1,2,3,...,k); Ф(А) < Ф", Фт"(А) > Ф*, G(А) > 0,

Структурная схема для решения задачи многокритериальной оптимизации ГУА и системы ГУА - рулевое управление использует исходные данные и условия для выполнения расчетов по обобщенной математической модели (табл. 1) и (рис. 1).

Получить наилучшие показатели гидравлической системы можно за счет выбора совокупности параметров, значениями которых можно варьировать в процессе математического исследования обобщенной математической модели. По заданным параметрам в модели воспроизводятся процессы формирования экстремальных нагрузок и переходные процессы в гидросистеме. При условии выполнения функциональных ограничений вычисляются критерии, по которым оценивается качество гидросистемы.

Таблица 1

Критерии оценки качества ГУА и системы ГУА - рулевое управление

№ п.п. Наименование критерия Функциональная зависимость Экстремум

1. Коэффициент перегрузки k п = /(^ , трд ) макс

2. Коэффициент надежности (запаса прочности):

нагрузка - прочность кИ = /(АН«5 , ™А„ ) макс

износ - прочность К = / (кн , К, kп ) макс

3. Уровень надежности Чнм = /(Чс, ky ) • ^Гнм = / (чнм ,^ны, 1яП ) = / ^Гнм ,, яП, {ни ) мин макс макс

4. Коэффициент полезного действия Ъ = / (бн, ч, ря, Р, Я, *0, К, kp, К) макс

5. Радиус сферической поверхности кромок корпуса распределителя и золотника Я = / (р, а, Ь) мин

6. Интенсивность износа кромок корпуса распределителя и золотника J = / (Я) мин

7. Общее запаздывание * = / (бн, чл я рп , p,, б, kp, К) мин

8. Давление в гидроцилиндре Р = / (бн , Ч,ТГ V, Еж, ц,у, Рп У) мин

9. Структурная жесткость привода С = / (Я, 3) макс

Рис.1. Оптимизация параметров ГУА и системы ГУА-рулевое управление

Многокритериальная задача оптимального проектирования делится на формирование Парето-оптимального множества и выбор решения из этого множества. Для зондирования области варьируемых параметров А,

определяемой параметрическими и функциональными ограничениями:

* ** л

ау < ау < ау , у = 1..п, (2)

с; < ^ (а) < с;, ;1.у, (3)

где п - число параметров (координат в многомерном пространстве), V - число функциональных ограничений; а* -минимальное значение варьируемого параметра; а** - максимальное значение варьируемого параметра; с* - минимальное значение функционального ограничения; с" - максимальное значение функционального ограничения. Для каждой точки qj лпг - последовательности, размещенной в единичном гиперкубе, осуществляется переход в пространство параметров по формуле

(** * \

а* - а* ) . (4)

Далее вычисляется вектор критериев ф = ф(а), ф2 (а),..., фг (а)}, где Ф1, Ф2, критерии оценки в данной постановке задачи (табл. 3.1), к - число критериев. Перечень и значения критериев зависят от целей решаемой задачи.

Литература

1. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Гурьева Л.В. Оптимизация теплообменных процессов и систем. - М.: Энергоатомиздат, 1988.