Исследование эффективности активной подвески грузового автомобиля со вспомогательными гидравлическими цилиндрами

Abstract

Колебания кузова автомобиля при преодолении неровностей дороги не только вызывают дискомфорт у водителя, но и негативно сказываются на качестве перевозимого груза. Многочисленные проведенные исследования, направленные на улучшение характеристик систем подрессоривания с целью повышения комфорта езды и устойчивости кузова автомобиля, показали, что оснащение грузовых транспортных средств активной подвеской является наиболее эффективным техническим решением для обеспечения комфортных условий труда водителя и сохранности транспортируемого груза. В данной статье акцент сфокусирован на моделировании и управлении активной подвеской грузового автомобиля в специализированном программном обеспечении с последующей оценкой ее эффективности по сравнению с традиционной пассивной подвеской. В частности, в работе представлена четвертная модель подвески автомобиля с интегрированной субмоделью вспомогательного гидравлического цилиндра, управляемого посредством программного ПИД-регулятора. Входные параметры моделируемой системы подрессоривания определялись в ходе натурных экспериментов с реальными транспортными средствами в лабораторных и дорожных условиях. Для подтверждения адекватности предложенной математической модели разработан сценарий и проведен эксперимент по измерению параметров колебаний кузова при преодолении грузовым автомобилем неровностей в режиме «пассивного» управления подвеской. Валидация модели позволила в дальнейшем сфокусироваться на исследовании эффективности активной подвески с ПИД-регулированием давления в рабочей полости вспомогательного гидравлического цилиндра и сопоставлении полученных результатов с вариантом «пассивного» управления системой подрессоривания. Результаты исследования показали, что система активной подвески в сочетании с ПИД-алгоритмом управления давлением вспомогательного гидроцилиндра значительно улучшает оценочные показатели процесса затухания колебания кузова автомобиля. Так, время затухания колебаний кузова сокращается c 1,61 до 0,92 с, а максимальная амплитуда и среднее ускорение колебаний уменьшаются соответственно на 16,7 и 61,5 %. При этом коэффициент демпфирования системы уменьшается с 0,260 до 0,245 (приблизительно на 5,8 %), что в совокупности подтверждает эффективность разработанной в рамках данного исследования активной системы подрессоривания, а также способствует повышению общей производительности автомобиля с точки зрения устойчивости, безопасности и комфортабельности езды.