способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления
Классы МПК: | B60T8/72 чувствительные к разнице между скоростным условием, например замедлением, и установленной величиной B60T8/00 Устройства, регулирующие тормозное усилие колесного тормоза в зависимости от различных транспортных или дорожных условий, например устройства для ограничения или изменения распределения тормозного усилия между колесами |
Автор(ы): | Науменко Б.С. |
Патентообладатель(и): | Ставропольский политехнический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-06-17 публикация патента:
10.08.1997 |
Использование: применяется в автотракторостроении, а именно в системах автоматического управления торможением транспортных машин. Сущность изобретения в процессе торможения непрерывного оценивают моменты сил торможения каждого тормозного колеса. Определяют оценку суммарной тормозной силы и оценку скорости движения транспортной машины. При заданном постоянном проскальзывании для каждого колеса определяют оценку заданной скорости колеса. Сравнивают заданную скорость с фактической и определяют ошибку регулирования скорости каждого тормозного колеса. С использованием оценок момента сил торможения и ошибок регулирования скорости определяют заданное давление в тормозном приводе каждого тормозного колеса, сравнивает заданное давление с фактическим давлением и по сигналу ошибки формируют управляющие сигналы, которые подают на модуляторы давления каждого тормозного колеса. Устройство содержит наблюдатель 10, для каждого колеса, связанный входами с датчиком 9 давления в тормозном приводе и с датчиком 7 скорости колеса, а выходом - с управляющим устройством, формирующим управляющий сигнал на модулятор давления тормозного привода. 2 с.и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Способ автоматического управления торможением транспортной машины, заключающийся в изменении давления в тормозном приводе каждого затормаживаемого колеса пропорционально управляющему сигналу, отличающийся тем, что в процессе торможения непрерывно оценивают моменты сил торможения каждого затормаживаемого колеса, определяют оценку суммарной тормозной силы, действующей на транспортную машину, и оценку скорости движения транспортной машины, при заданном постоянном уровне проскальзывания определяют оценку заданной скорости для каждого затормаживаемого колеса, сравнивают заданную скорость с фактической скоростью колеса и определяют ошибку регулирования для каждого затормаживаемого колеса, с использованием оценок момента сил торможения и ошибок регулирования скорости колеса определяют заданное давление в тормозном приводе каждого затормаживаемого колеса, сравнивают заданное давление с фактическим давлением в тормозном приводе и по сигналу ошибки формируют для каждого затормаживаемого колеса управляющий сигнал, который подают на модулятор давления каждого затормаживаемого колеса. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе торможения при проскальзываниях колеса меньше заданного значения оценивают наличие максимума момента тормозной силы для каждого затормаживаемого колеса и при наличии максимума принимают составляющую заданного давления, зависящую от ошибки регулирования скорости колеса, со знаком минус при замедлении колеса и со знаком плюс при ускорении колеса. 3. Устройство для автоматического управления торможением транспортной машины, содержащее тормозной кран, связанный с педалью тормоза, и для каждого затормаживаемого колеса модулятор давления, связанный входом с тормозным краном, а выходом с тормозным механизмом колеса, и датчик скорости колеса, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком исходного положения педали тормоза и для каждого затормаживаемого колеса датчиком давления в тормозном приводе и блоком оценки вектора состояния затормаживаемого колеса, включающим в себя блок формирования сигнала оценки скорости колеса и блок формирования сигнала оценки момента силы торможения, и управляющее устройство, включающее в себя блок формирования сигнала ошибки регулирования скорости колеса, блок формирования сигнала заданного давления в тормозном приводе колеса, блок формирования управляющего сигнала и детектор максимума, причем в блоке оценки вектора состояния затормаживаемого колеса первый вход блока формирования сигнала оценки скорости колеса связан с датчиком давления, второй вход с выходом блока формирования сигнала оценки момента силы торможения, первый выход с первым входом блока формирования сигнала оценки момента силы торможения, второй выход с первым входом детектора максимума управляющего устройства, второй вход блока формирования сигнала оценки момента силы торможения связан с датчиком скорости колеса, а выход связан также в управляющем устройстве с первым входом блока формирования заданного давления в тормозном приводе колеса, с вторым входом детектора максимума и первым входом блока формирования сигнала ошибки регулирования скорости колеса, в управляющем устройстве второй вход блока формирования сигнала ошибки регулирования скорости колеса связан с датчиком скорости колеса, а выход с вторым входом блока формирования заданного давления, третий вход которого связан с выходом детектора максимума, а выход с первым входом блока формирования управляющего сигнала, второй вход которого связан с датчиком давления, а выход с модулятором давления. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок формирования сигнала оценки скорости колеса в блоке оценки вектора состояния затормаживаемого колеса содержит связанный с первым входом упомянутого блока первый усилительный элемент, связанный выходом с первым входом элемента сравнения, второй вход которого связан с вторым входом блока, выход элемента сравнения связан с вторым усилительным элементом, выход которого связан с интегратором и вторым выходом блока, выход интегратора связан с первым выходом блока. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок формирования сигнала оценки момента силы торможения в блоке оценки вектора состояния затормаживаемого колеса содержит элемент сравнения, первый вход которого связан с первым входом упомянутого блока, второй вход с вторым входом блока, а выход через первый усилительный элемент с первым входом суммирующего элемента, и через второй усилительный элемент и интегратор с вторым входом упомянутого суммирующего элемента, выход которого связан с выходом блока. 6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок формирования сигнала ошибки регулирования скорости колеса в управляющем устройстве содержит последовательно соединенные с первым входом упомянутого блока суммирующий элемент, первый усилительный элемент, интегратор и второй усилительный элемент, выход которого связан с первым входом элемента сравнения, второй вход которого связан с вторым входом блока, а выход с выходом блока. 7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок формирования заданного давления в управляющем устройстве содержит усилительный элемент, связанный входом с первым входом упомянутого блока, а выходом с первым входом суммирующего элемента, интегратор, связанный входом с вторым входом блока, а выходом с коммутационным устройством, связанным через нормально замкнутый контакт с вторым входом суммирующего устройства, а через нормально разомкнутый контакт и инвертор с третьим входом суммирующего устройства, выход которого связан с выходом блока, причем управляющий вход упомянутого коммутационного устройства связан с третьим входом блока. 8. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок формирования управляющего сигнала в управляющем устройстве содержит суммирующий элемент, связанный первым входом с первым входом упомянутого блока, вторым входом с вторым входом блока, а выходом через усилительный элемент с выходом блока. 9. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно содержит устройство выборки-хранения, связанное информационным входом с датчиком скорости колеса, управляющим входом с датчиком исходного положения педали управления торможением, а выходом с входом начального условия интегратора блока оценки скорости колеса в блоке оценки вектора состояния затормаживаемого колеса и через вычислитель скорости транспортной машины в начале торможения с входом начального условия интегратора блока формирования сигнала ошибки регулирования скорости колеса в управляющем устройстве.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к автотракторостроению, а именно к системам автоматического управления торможением транспортных машин. Известен способ автоматического управления торможением, заключающийся в корректировке темпа изменения давления в тормозном приводе пропорционально разности текущего и эталонного значений углового ускорения колеса с прекращением корректировки при изменении знака углового ускорения с отрицательного на положительное и возобновлением корректировки давления при обратном изменении знака углового ускорения [1]Недостаток известного способа заключается в том, что эталонное значение углового ускорения колеса постоянно, хотя в действительности оно зависит от величины и характера изменения коэффициента сцепления или пропорционального ему значения момента силы торможением M
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
Цель изобретения заключается в повышении эффективности торможения транспортной машины за счет формирования структуры системы автоматического управления на основе адаптивных методов оценивания вектора состояния системы затормаживаемое колесо дорога. Указанная цель достигается тем, что в процессе торможения непрерывно оценивают моменты сил торможения каждого затормаживаемого колеса, определяют оценку суммарной тормозной силы, действующей на транспортную машину, и оценку скорости движения транспортной машины, при заданном постоянном уровне проскальзывания для каждого затормаживаемого колеса определяют оценку заданной скорости колеса, сравнивают заданную скорость колеса с фактической скоростью колеса и определяют сигнал ошибки регулирования скорости для каждого затормаживаемого колеса, с использованием оценок момента сил торможения и ошибок регулирования скорости определяют заданное давление в тормозном приводе каждого затормаживаемого колеса, сравнивают заданное давление с фактическим давлением в тормозном приводе каждого затормаживаемого колеса и по сигналу ошибки формируют управляющие сигналы, которые подают на модуляторы давления каждого затормаживаемого колеса. Поставленная цель достигается также за счет того, что в процессе торможения при проскальзываниях колеса меньше заданного значения оценивают наличие максимума момента силы торможения для каждого затормаживаемого колеса и при наличии максимума принимают составляющую заданного давления, зависящую от ошибки регулирования скорости колеса, со знаком минус при замедлении колеса и со знаком плюс при ускорении колеса. На фиг. 1 показана зависимость моментов, действующих на затормаживаемое колесо в зависимости от проскальзывания колеса; на фиг. 2 изменение оценки момента силы торможения, действующего на колесо, в зависимости от времени при наличии максимума функции M
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441t.gif)
где
Vk окружная скорость колеса, измеряемая с помощью датчика;
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-2t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-3t.gif)
P давление в тормозном приводе, измеряемое с помощью датчика;
a параметр объекта регулирования (затормаживаемого колеса);
K1 и K2 параметры оценивателя вектора состояния затормаживаемого колеса;
Kт коэффициент передачи тормозного механизма. Момент силы торможения, получаемый в результате оценивания (наблюдения), определяется следующим образом
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-4t.gif)
По полученной оценке
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-5t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-6t.gif)
Тормозной момент Mт при этом давлении равен оценке момента силы торможения
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-7t.gif)
Вторую составляющую заданного давления формируют следующим образом. В процессе торможения изменение моментов
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-8t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-9t.gif)
где
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-10t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-11t.gif)
где
V0 скорость транспортной машины, зафиксированная в начале воздействия на тормозную педаль;
ma масса транспортной машины;
rд динамический радиус колеса;
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-12t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-13t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-14t.gif)
где
Kp коэффициент пропорциональности. Суммарное заданное давление в приводе затормаживаемого колеса определяют как
Pз=Pз1+Pз2. Заданное давление Pз сравнивают с давлением P в тормозном приводе колеса, измеренным с помощью датчика. По сигналу ошибки формируют управляющий сигнал U=Ku
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086003/183.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-15t.gif)
Если при проскальзывании колеса S<S функция
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-16t.gif)
Pз=Pз1+Pз2
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086003/183.gif)
где SignZ=1, если
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-17t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-18t.gif)
<0 и
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-20t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-21t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-22t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-23t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-24t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-25t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086003/183.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-26t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-27t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-28t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-29t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-30t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-31t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-32t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-33t.gif)
Требуемое качество оценивания (время оценивания и ошибка оценивания) обеспечивается подбором параметров оценивателя K1 и K2, реализуемых в усилительных элементах 23 и 24. Сигнал с выхода суммирующего устройства 26 блока оценки вектора состояния 10 через усилитель 32 подается на первый вход суммирующего элемента 36 блока 15 формирования сигнала заданного давления управляющего устройства 11. Этот сигнал пропорционален первой составляющей заданного давления Pз1i в тормозном приводе каждого затормаживаемого колеса. Сигнал с выхода сумматора 26 блока оценки вектора состояния 10 каждого затормаживаемого колеса поступает также на вход сумматора 27 блока 14 формирования сигнала ошибки регулирования скорости колеса управляющего устройства 11. Суммарный сигнал, пропорциональный сумме моментов сил торможения всех затормаживаемых колес, через усилитель 28 подается на вход интегратора 29. На выходе интегратора 29 получается сигнал, пропорциональный оценке скорости транспортной машины
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-34t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-35t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-36t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-37t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-38t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086441/2086441-39t.gif)
![способ автоматического управления торможением транспортной машины и устройство для его осуществления, патент № 2086441](/images/patents/386/2086065/981.gif)
При изменении коэффициента сцепления любого из затормаживаемых колес соответствующий блок оценки вектора состояния 10 отслеживает это изменение. При этом изменяется заданное давление в тормозном приводе соответствующего колеса, за счет чего обеспечивается адаптивные свойства системе автоматического торможения и высокая эффективность торможения. Расчетные исследования показывают, что при любых коэффициентах сцепления и при скачкообразных изменениях коэффициента сцепления в процессе торможения показатель эффективности торможения, представляющий собой отношение среднереализуемого за время торможения коэффициента сцепления к максимально возможному для заданных условий торможения коэффициенту сцепления, большую часть времени торможения (75-80% полного времени торможения) достигает величины 0,97-0,98, что свидетельствует о эффективности предлагаемого способа автоматического торможения. Достоинство предлагаемого способа заключается также в том, что в отличие от известного способа управления, при технической реализации не требуется применять дифференцирующие устройства для определения ускорения замедления затормаживаемого колеса, что делает устройство автоматического торможения помехозащищенным и повышает его надежность.
Класс B60T8/72 чувствительные к разнице между скоростным условием, например замедлением, и установленной величиной
тормозное устройство и подъемник с тормозным устройством - патент 2138436 (27.09.1999) | |
способ регулирования тормозного давления в автомобильной системе плавного действия - патент 2016792 (30.07.1994) |
Класс B60T8/00 Устройства, регулирующие тормозное усилие колесного тормоза в зависимости от различных транспортных или дорожных условий, например устройства для ограничения или изменения распределения тормозного усилия между колесами