CC BY
16
УДК 656.13
ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДЫ ВИРТУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ADVISOR ДЛЯ ОЦЕНКИ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ И ХАРАКТЕРИСТИК ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ Смирнов Петр Ильич, старший преподаватель (e-mail: [email protected]) Вологодский государственный университет, г.Вологда, Россия
В данной статье дано описание программной среды ADVISOR для моделирования процессов движения автомобилей.
Ключевые слова: автомобиль, моделирование, выбор оптимальной модели, конкурентоспособность, топливная экономичность.
Бурное развитие математического анализа, компьютерных технологий и аппаратных средств, а также последние изыскания в области создания средств и элементов исскуственного интеллекта (Artificial Intelligence) и электронных нейронных сетей (neural networks) позволили далеко шагнуть в области компьютерного моделирования и симуляции реальных процессов в программных средах.
В области проектирования и расчёта транспортных средств, несмотря на непоколебимую фундаментальность основных постулатов теории автомобиля, в последние десятилетия наметились тенденции к переосмыслению и высокоточному моделированию базовых процессов, позволяющие с помощью современных программно-аппаратных средств углубить наши знания и полнее понять основные зависимости циклов движения автомобилей. Этому же способствовало активное внедрение всеми производителями гибридных и полностью электрических транспортных средств (Electric vehicle, EVs), проектирование и доводка которых потребовали полного использования современных средств и технологий моделирования, прототи-пирования и доводки до их физического воплощения в виде предсерийных образцов.
Одним из таких прогррамных коплексов для симуляции и анализа движения автомобилей является Advanced Vehicle Simulator (ADVISOR) (с) Это программа моделирования на базе программного пакета среды MATLAB / Simulink для быстрого анализа производительности и топливной экономичности автомобилей с традиционными (бензиновыми / дизельными), гибридно-электрическими, полностью электрическими и силовыми агрегатами на топливных элементах. Новые функции разработаны под названием «Advanced Vehicle Simulator». ADVISOR является зарегистрированным товарным знаком компании Alliance for Sustainable Energy, LLC, менеджером и оператором Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии для Министерства энергетики Соединенных Штатов.
1
¡Ullfc I*]
<11 "К. !tl
ilUl ЩИ 1.41 Л-л 1ПН VilH)
ГгИИ*!***»!«*?
f iinl CutnyI Irl [rtlLT^llLy j+j
4-IT —_— ""■"
¡3 - ■ «if
_____
II ЮПИ 2ЛШ ЯЮП 4ЛПП SUII Speed ij-pinN
Рисунок 1 - Возможности графического интерфейса пользователя среды
ADVISOR
Данный программный продукт представляет собой программное расширение для среды MATLAB с реализацией среды моделирования и симуляции движения и работы транспортных средств в различных режимах. Интерфейс программы реализован в виде диалоговых окон с возможностью настройки и редактирования как новых транспортных средств, так и загруженных из иных источников. Особенно интересна поддержка проведения испытаний по всем основным стандартизированным циклам движения с эмуляцией и контролем как основных тягово-мощностных показателей, так и выходных характеристик - расхода топлива, силы тяги на колесах и экологических показателей - выбросы токсичных компонентов отработавших газов.
Данный продукт также обеспечивает основу для детального моделирования и анализа используемых компонентов трансмиссии, для определения исходных данных проектируемого автомобиля и алгоритмов, проведения тягово-скоростного анализа с использованием всех возможностей среды моделирования Simulink и аналитических мощностей MATLAB.
Создатели ADVISOR предлагают использовать его возможности для: - оценки топливной экономичности проектируемых транспортных средств;
- построения и анализа скоростных и тягово-мощностных характеристик;
- сравнения относительные выбросы отработавших газов, произведенных на нескольких стандартизированных циклах движения;
- симуляции и настройки алгоритма управления энергопотреблением для конвертера топлива гибридного автомобиля;
- оптимизации передаточных чисел в коробке передач, для минимизации использование топлива или увеличения тяговых характеристик и т. д.
J Vehicle linijyt"—flflVISOU ZHi
H? Ldt UWii ifeb
Vehicle Input
ComptMIt Г'1й Sclrc Ной
llw&LfOYffor jj 3
Full C41-4IU Li.34ifip.41 l.lU;<lkWlSI ET^t ■feHfcni 4»
0 1000 Д»0 ЯНЭ «09 5HB HKB
LputJ >|irn)
Рисунок 2 - Диалоговые окна редактирования параметров моделирования среды ADVISOR
Применяемые при расчётах, математические модели ADVISOR, в основном представляют собой известные эмпирические зависимости, которые опираются на известные или определенные в условиях лаборатории константы и отношения, и некоторые равновесные модели, использующие данные, собранные при стационарных (например, в условиях постоянного крутящего момента и скорости) испытаниях и корректируемые для учета переходных эффектов, таких как влияние моментов инерции компонентов трансмиссии, неравномерности вращения двигателя и т.д.
ADVISOR был предварительно написан и использован в ноябре 1994 года. С тех пор он был многократно изменен, чтобы соответствовать уровню развития систем управления современных гибридных транспортных средств в США. Только в январе 1998 года были предприняты согласованные усилия, направленные на доводку и документирование ADVISOR, позволившие применить его широкому кругу специалистов.
С тех пор более 4500 человек загрузили одну или несколько версий ADVISOR, включая всех OEM-производителей и основных поставщиков автомобильных компонентов. Около 2/3 всех пользователей происходят из отраслей промышленности и 1/3 от университетов.
Краткий список основных пользователей ADVISOR включает в себя: DaimlerChrysler, Ford Motor Company, General Motors Corp., Автомобильные системы Delphi, Visteon и сотни других.
ADVISOR использует базовую физику и положения теории автомобиля и известные характеристики основных компонентов для моделирования существующих или будущих транспортных средств. Цель его использования заключается в прогнозировании характеристик транспортных средств, которые еще не были построены.
В общем случае исследователь выполняет следующие два шага:
1. Выбор транспортного средство, используя измеренные или оцененные компоненты и данные транспортного средства - аналога.
2. Задание скорости, времени, дорожных условий для симуляции движения автомобиля.
Затем ADVISOR проводит измерения основных выходных процессов, таких как скорость, напряжение, ток и мощность генераторных установок.
Не Е(* Urtfc ЛгГ,
т. шш^в *j
ОС ишь
i:
#
& г-
я
ф ¡г1 if 10
(L 0,
Рисунок 3 - Демонстрация вывода результатов моделирования ездового цикла для исходных параметров автомобиля
Применение ADVISOR позволяет исследователю отвечать на такие вопросы, как: может ли автомобиль обеспечить определенные тягово-скоростные качества, сколько топлива и / или электрической энергии было необходимо для заданного маршрута и режима движения, как состояние заряда батарей колеблется в течение всего цикла, каковы максимальные мощности, передаваемые компонентами трансмиссии, каково распределе-
ние крутящих моментов и скоростей, какова средняя эффективность передачи энергии в трасмиссии?
Кроме того, можно например исследовать чувствительность расхода топлива по отношению к массе автомобиля, аэродинамическому сопротивлению или иному варианту компоновки транспортного средства.
Графический интерфейс пользователя (graphical user interface, GUI) ADVISOR и файлы сценариев автоматически отвечают на многие из этих вопросов, в то время как другие требуют определенного программирования и анализа со стороны пользователя.
Поскольку ADVISOR является модульным, его модели компонентов могут быть относительно легко расширены и улучшены. Например, электрохимическая модель батареи, в комплекте с диффузией, поляризацией и тепловыми эффектами, может быть легко помещена в транспортное средство для взаимодействия с моделью двигателя, которая использует заданную топливную карту экономичности. Разумеется, разработка новых подробных моделей компонентов трансмиссии требует глубокого знакомства с теорией ДВС, автомобиля, а также системы MATLAB / Simulink.
С другой стороны несомненно, что применения специалистами и исследователями возможностей среды ADVISOR приведет как к совершенствованию существующих моделей транспортных средств, так и к выпуску новых более эффективных моделей.
В рамках нашей работы мы применяем данную среду моделирования для проведения аналитических экспериментов для исследования зависимостей расходования топлива в зависимости от конструктивных особенностей автомобилей и проверки предложенных нами теоретических зависимостей.
Список литературы
1. Пикалев. О.Н., Смирнов П.И. Интегральный показатель оценки конкурентоспособности автомобилей на основе анализа системы сервисного обслуживания //Академическая наука - проблемы и достижения: материалы VII международной научно-практической конференции ,2015 г.- North Charleston, SC, USA.- С 218-220 с.
2. Смирнов П.И. Методика оценки конкурентоспособности легковых автомобилей //Наука в современном информационном обществе: материалы VII международной научно-практической конференции 9-10 ноября 2015 г.- North Charleston, USA.-Том 1.-С 130-133с.
3. Пикалев. О.Н., Смирнов П.И. Метод оценки конкурентоспособности легковых автомобилей на основе определения их потребительской привлекательности //Современные материалы, техника и технологии - научно-практический журнал ЮЗГУ.- Курск: ЗАО "Университетская книга" , 2015.- №2.
4. Шишканов Р.А. Сервисное обслуживание автомобилей как фактор повышения конкурентоспособности//Вестник СГСЭУ. 2009. № 3 (27).
5. Корнилов Д.А., Коникова Г.А., Незнахин М.Е. Методика оценки потребительских характеристик автомобилей. Формирование дерева потребительских свойств (часть 2)//Экономика и предпринимательство. -2013. -№ 12, ч. 3. -С. 619-623.
6. Корнилов Д.А Конкурентоспособность продукции как функция соответствия потребительских характеристик товара его стоимости//Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2011. №4(89) С. 267-278.
Piter Smirnov, teacher
(e-mail: [email protected])
Vologda State University, Vologda, Russia APPLICATION OF THE ADVISOR VIRTUAL MODELING MEDIUM FOR EVALUATION OF FUEL ECONOMICITY AND CHARACTERISTICS OF MOTOR VEHICLES
Abstract: This article describes the ADVISOR software environment for modeling the processes of automobile traffic.
Keywords: car, modeling, choice of the optimal model, competitiveness, fuel efficiency.
УДК 658.5
ПРОЦЕДУРА САМООЦЕНКИ УРОВНЯ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССОВ СМК ПРОИЗВОДСТВА АВТОКОМПОНЕНТОВ Степанова Кристина Михайловна, студент (e-mail: [email protected]) Сущев Анатолий Константинович, к.т.н., доцент, действительный член Академии проблем качества (e-mail: [email protected]) Владимирский государственный университет, Россия
Рассмотрена процедура самооценки уровня развития процессов СМК производства автокомпонентов по критериям, характеризующим возможности и результаты процессов для определения направлений улучшения их результативности и эффективности.
Ключевые слова: процессы СМК, модель, оценка, производство автокомпонентов.
Автомобильная промышленность предъявляет повышенные требования к качеству автокомпонентов и, как следствие, к внедрению в производство автокомпонентов передовых методов управления качеством. Для оценки уровня развития процессов СМК производства автокомпонентов необходимо проводить анализ наличия требуемых ресурсов и процедур и результатов их выполнения по показателям, характеризующим [1]:
- выполнение требований стандартов ИСО серии 9000 к процессам СМК;
- применение в процессах методов управления качеством продукции.
Структура модели самооценки уровня развития процессов СМК
производства автокомпонентов приведена на рисунке 1.
