ДИНАМИЧЕСКИЙ ТРЕНАЖЕР ВОЖДЕНИЯ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ
TRACKED VEHICLE DYNAMIC DRIVING SIMULATOR

Изобретение относится к тренажерам для подготовки водителей гусеничных машин.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является динамический тренажер вождения гусеничной машины, содержащий кабину с органами управления и датчиками их положения, последовательно соединенные блок моделирования двигателя, блок моделирования трансмиссии, первый блок моделирования гусеничного движителя, второй инвертор, третий сумматор, первый блок задания нелинейности, первый функциональный преобразователь, второй сумматор, второй вход которого через второй функциональный преобразователь подключен к выходу первого блока задания нелинейности, и первый инвертор, выход которого соединен с вторым входом первого блока моделирования гусеничного движителя, последовательно соединенные второй блок моделирования гусеничного двигателя, первый сумматор, блок деления, блок выделения модуля напряжения, второй блок задания нелинейности и схему сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого блока моделирования гусеничного движителя, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго блока моделирования гусеничного движителя, первый вход которого подключен к выходу блока моделирования трансмиссии, а второй вход - к выходу второго сумматора, выходы датчика вида грунта подключены соответственно к третьим входам первого, второго блоков моделирования гусеничных движителей и вторым входам функциональных преобразователей (см. Изделие ТТВ-1/172. Технический паспорт и описание).
Недостатком данного динамического тренажера является то, что он не моделирует поворот гусеничной машины, что снижает качество подготовки обучаемых и способствует формированию навыков, не соответствующих вождению реальной гусеничной машины.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение качества подготовки механика-водителя за счет моделирования в предлагаемом динамическом тренажере поворота гусеничной машины.
Поставленная задача решается тем, что в известный динамический тренажер вождения гусеничной машины, содержащий четыре интегратора, два сумматора и два инвертора, первые входы первого и второго интеграторов являются соответствующими входами тренажера, а их выходы подключены к первым входам первого и второго сумматоров соответственно, вторые входы которых соединены с выходом третьего интегратора, выход первого инвертора подключен к первому входу четвертого интегратора, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора непосредственно, а с третьим входом первого сумматора через второй инвертор, согласно изобретению дополнительно введены пятый и шестой интеграторы, входы которых подключены к выходам первого и второго сумматоров соответственно, выход пятого интегратора соединен со вторым входом первого интегратора, входом первого инвертора, и первым входом третьего интегратора, второй вход которого подключен к выходу шестого интегратора и вторым входам второго и четвертого интеграторов.
На чертеже приведена функциональная схема динамического тренажера вождения гусеничной машины.
Динамический тренажер вождения гусеничной машины содержит первый интегратор 1, второй интегратор 2, первый сумматор 3, второй сумматор 4, пятый интегратор 5, шестой интегратор 6, первый инвертор 7, третий интегратор 8, второй инвертор 9 и четвертый интегратор 10.
Первый интегратор 1 через последовательно соединенные первый сумматор 3, пятый интегратор 5 и первый инвертор 7 соединен с первым входом четвертого интегратора 10, выход которого непосредственно и через второй инвертор 9 соединен соответственно с третьими входами первого сумматора 3 и второго сумматора 4.
Второй интегратор 2 через последовательно соединенные второй сумматор 4 и шестой интегратор 6 соединен со вторым входом второго интегратора 2 и со вторыми входами третьего интегратора 8 и четвертого интегратора 10.
Выход третьего интегратора 8 соединен со вторыми входами первого сумматора 3 и второго сумматора 4.
Выход пятого интегратора 5 соединен со вторым входом первого интегратора 1, входом первого инвертора 7 и первым входом третьего интегратора 8.
Динамический тренажер вождения гусеничной машины работает следующим образом.
M1
M2
V1
V2
Если на первые входы первого интегратора 1 и второго интегратора 2 подать равные по знаку и величине, например, положительные напряжения U и U, пропорциональные крутящему моменту, приложенному к правому и левому ведущим колесам гусениц, то на выходе первого интегратора 1 и второго интегратора 2 появятся отрицательные напряжения U и U, пропорциональные линейной скорости движения гусениц.
V1
V2
Напряжения U и U поступают на первые входы первого сумматора 3 и второго сумматора 4, с помощью которых осуществляется суммирование следующих величин:
V1
V2
где U, U - напряжения, пропорциональные линейным скоростям правой (левой) гусениц;
VM
U - напряжение, пропорциональное линейной скорости машины;
WM
U - напряжение, пропорциональное угловой скорости поворота машины (знак этого напряжения определяется направлением поворота);
В - расстояние между центрами правой и левой гусениц.
V1
VM
V2
VM
WM
Напряжения на выходах первого сумматора 3 и второго сумматора 4 будут положительными, так как в процессе разгона U>U и U>U, U=0.
T1
T2
Указанные суммы интегрируются с помощью пятого интегратора 5 и шестого интегратора 6, в результате чего формируются напряжения -Uи -U, пропорциональные величине усилия, развиваемого в рабочей ветви правой и левой гусениц. Постоянные времени пятого интегратора 5 и шестого интегратора 6 пропорциональны линейной податливости рабочих ветвей гусениц.
T1
T2
M1
M2
Напряжения -U и -U поступают на входы первого интегратора 1, второго интегратора 2 и третьего интегратора 8. На входы первого интегратора 1 и второго интегратора 2 эти напряжения поступают с учетом коэффициента, пропорционального радиусу ведущего колеса, и с противоположным знаком напряжения U и U, т.е. противодействуют разгону, в результате чего моделируются затраты энергии на разгон машины.
T1
T2
Напряжения -U и -U также поступают на первый и второй входы третьего интегратора 8, для которого эти напряжения будут пропорциональными силами, приводящими машину в движение. В качестве допущения считается, что буксование гусеницы с грунтом отсутствует.
VM
В результате на выходе третьего интегратора 8 появится напряжение U, пропорциональное прямолинейной скорости движения машины. Это напряжение поступает на соответствующие входы первого сумматора 3 и второго сумматора 4, в результате чего происходит уменьшение упругой деформации рабочих ветвей гусениц.
T1
T2
WM
WM
V1
V2
M
Кроме того, напряжение -U через первый инвертор 7, а напряжение -U непосредственно поступают на входы четвертого интегратора 10. Так как на входах третьего интегратора 8 они равны, но противоположны по знаку за счет первого инвертора 7, то эти напряжения не приводят к изменению напряжения U на выходе третьего интегратора 8. Если в качестве начальных условий принять U=0, то будет сохраняться прямолинейное движение. В этом случае третьи слагаемые выражения (1) и (2) будут равны нулю. Следовательно, -U=-U, т.е. моделируется прямолинейное движение гусеничной машины с мгновенной скоростью V(t).
0
M1
0
V1
VM
V1
V1
VM
T1
Если в какой-то момент времени t, равный t, изменить напряжение U, например, до нуля, то в этом случае напряжение на другом третьем интеграторе 8 начнет уменьшаться. В результате этого напряжение на выходе второго сумматора 4 сменит знак на противоположный, так как до момента времени t(U) преобладало над значением напряжения (U). После того как -U стало уменьшаться, -U стало меньше U. Вследствие интегрирования указанной суммы напряжение -U на выходе пятого интегратора 5 начинает уменьшаться, а при определенных условиях может сменить знак на противоположный (указанные условия определяются соотношением постоянных времени интеграторов, входящих в состав устройства).
T1
T2
T1
Т2
WM
Так как -U<-U, то разность на входах четвертого интегратора 10 U-U<0, что вызывает заряд четвертого интегратора 10, причем его выходное напряжение U будет положительной полярности, и через второй инвертор 9 поступает на третий вход первого сумматора 3 и непосредственно на третий вход второго сумматора 4.
WM
V1
T1
WM
T2
T1
T2
За счет второго инвертора 9 напряжения U и U, в данном случае отрицательные, совпадают по знаку, что вызывает увеличение положительного напряжения на выходе первого сумматора 3 и, как следствие, увеличение -U на выходе пятого интегратора 5. С другой стороны, напряжение U уменьшает напряжение на выходе второго сумматора 4, и, как следствие, уменьшает напряжение -U, т.е. происходит уменьшение разности на входах четвертого интегратора 10 U-U<0, что замедляет заряд последнего. Так как постоянная времени четвертого интегратора 10 пропорциональна моменту инерции массы машины в повороте, то устройство моделирует влияние момента инерции массы машины в повороте на величину угловой скорости. Это соответствует реальным условиям, так как для того, чтобы ввести машину в поворот, необходимо затратить дополнительную силу, характеризуемую поворачивающим моментом.
При снятии поворачивающего момента машина сама выходит из поворота, что моделируется следующим образом.
M1
M2
V1
T1
Если вновь на вход первого интегратора 1 подать напряжение U=U, то напряжение U на выходе первого интегратора 1 начнет увеличиваться, уменьшая при этом напряжение -U, а на выходе пятого интегратора 5 напряжение также начнет увеличиваться.
Таким образом, в предлагаемом динамическом тренажере моделируется поворот гусеничной машины, учитывая при этом момент инерции массы машины в повороте, что особенно важно для правильности воспроизведения переходных процессов при входе машины в поворот и выходе из него.
Применение предлагаемого динамического тренажера позволит более качественно воспроизводить динамику движения гусеничной машины, а следовательно, и повысить качество обучения водителей гусеничных машин, при этом сократить расход моторесурса и топлива реальных машин, используемых для обучения.