РОЗДІЛ 2
ВИЗНАЧЕННЯ МОЖЛИВИХ РУБЕЖІВ ЯКОСТІ ОЦІНЮВАННЯ МАСИ РУХОМОГО АВТОМОБІЛЯ ЗА
ДОПОМОГОЮ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ
Головною стороною якості системи автоматизації динамічного зважування
автомобіля є точність визначення маси за результатами спостереження зміни
навантаження на вагоприймальний пристрій. Тому якість роботи систем даного
класу може бути оцінена [76] за величинами математичного сподівання,
середньоквадратичного відхилення та закону розподілу похибки визначення маси.
Задача визначення можливих рубежів якості оцінювання маси полягає у тому, щоб
знайти максимально досяжні показники точності при динамічному зважуванні
двоосних автомобілів середньої вантажопідйомності та дослідити вплив випадкових
складових перешкод ХА(t), ХТД(t) на якість вимірювання.
Для вирішення поставленої задачі потрібно виконати наступні етапи досліджень:
визначення динамічних характеристик регулярних складових навантаження, які
виникають при проїзді автомобіля через вагоприймальний пристрій;
оцінювання статистичних характеристик випадкових складових перешкод;
аналіз можливих рубежів якості оцінювання маси рухомого автомобіля нейронною
мережею в ідеальних умовах;
дослідження впливу випадкових перешкод на точність оцінювання маси.
2.1. Дослідження динамічних характеристик регулярних складових навантаження
Припустимо, що вагоприймальний пристрій розташований на рівній ділянці дороги і
до наїзду автомобіля на нього не діє навантаження, тому мають місце нульові
початкові умови. Задана система диференційних рівнянь вертикальних коливань
автомобіля (1.6, 1.7). Контакт колеса з вагоприймальним пристроєм виникає по
площині. Швидкість руху автомобіля за час проїзду змінюється не суттєво і
приймається постійною.
Необхідно визначити закон зміни регулярного навантаження РР, яке виникає при
проїзді осі автомобіля через ваги.
Будемо вважати, що навантаження РР є функцією часу та містить суму двох
складових:
РР(t) = РСТ(t) + РД(t), (2.1)
де РСТ(t) – статичне навантаження, яке визначається з (1.4) і з часом не
змінюється, якщо припустити, що маса осі автомобіля залишається постійною за
час зважування; РД(t) – динамічне навантаження, яке визначається з (1.5) і
пов’язане з коливаннями підресореної та непідресореної мас автомобіля.
Щоб знайти динамічне навантаження РД(t), необхідно розв’язати систему рівнянь
(1.6, 1.7) відносно та . Оскільки мають місце нульові початкові умови, то
знаходження складової навантаження РД(t) на платформу ваг зводиться до
визначення реакції лінійного динамічного об’єкта на детерміноване вхідне
діяння.
В якості вхідного діяння виступає зміна рельєфу (t) (рис. 1.3), яка виникає при
проїзді автомобіля через вагоприймальну платформу, що має наперед відомі
геометричні розміри. Оскільки при розгляді моделі коливань осі автомобіля було
прийнято припущення про точковий контакт колеса з дорогою, а в дійсності при
коченні колеса виникає контакт по площадці, то необхідно внести деякі поправки
[64]. Довільну криволінійну опорну поверхню в межах площадки контакту можна
охарактеризувати наступними параметрами: и – середня ордината площадки
контакту; a, b - середній кут нахилу площадки контакту відповідно в
повздовжньому та поперечному напрямі; kx, ky – середня кривизна площадки
контакту відповідно в повздовжньому та поперечному напрямі. Так як в
поперечному напрямі рельєф не змінюється, то у відповідності з методом,
викладеним в [64], доцільно розглядати контакт колеса з дорогою по лінії
довжиною 2l. Параметри лінії контакту визначаються
(2.2)
де координата х відраховується від центру лінії контакту.
Виходячи з цього, еквівалентне миттєве значення рельєфу, пов’язане з и, a та
kx, буде визначатись формулою
(2.3)
де r0 – радіус колеса.
Як відомо [77,78], реакція лінійного динамічного об’єкта на детерміноване
вхідне діяння при прийнятих припущеннях має наступний вигляд
, (2.4)
де Рд(s) – зображення за Лапласом зміни динамічного навантаження;
qе(s) – зображення за Лапласом зміни координати рельєфу;
W(s) – передаточна функція, яка пов’язує зміну координати рельєфу та зміну
динамічного навантаження.
В результаті перетворення системи диференційних рівнянь (1.6, 1.7) з
урахуванням співвідношення (1.5) передаточна функція набуває наступного
вигляду:
. (2.5)
В такому разі закон зміни Рд може бути визначений як
, (2.6)
де - операція зворотного перетворення Лапласа.
Виконати перетворення (2.6) в аналітичному вигляді неможливо, тому для
знаходження РД(t) та сумарного регулярного навантаження РР(t) запропоновано
застосувати метод імітаційного моделювання.
Виходячи з усього вищесказаного, була створена модель в середовищі Matlab (рис.
2.1) для визначення навантаження на вагоприймальний пристрій при проїзді однієї
осі автомобіля.
Рис 2.1 Структура моделі для дослідження навантаження на вагоприймальний
пристрій
Вхідними параметрами для даної моделі є: довжина заїзду та з’їзду
вагоприймальної платформи відповідно L1 та L2, довжина вагоприймального
пристрою LП, висота платформи hП, швидкість руху автомобіля V, довжина лінії
контакту колеса з платформою 2l, радіус колеса r0, підресорена маса осі
автомобіля , непідресорена маса , жорсткість ресор , жорсткість шин колеса ,
коефіцієнт опору амортизатора , коефіцієнт опору шин колеса .
Створена модель працює за наступним алгоритмом:
1. За розмірами платформи та швидкістю руху автомобіля моделюється зміна
координати рельєфу q(t).
2. За формулами (2.2, 2.3) розраховується еквівалентне значення зміни рельєфу
qе(t) та виконується перетворення Лапласа для нього.
3. Статичне навантаження РСТ(t) розраховується за формулою (1.4).
4. За конс
- Київ+380960830922