Антиблокировочные системы робастно-адаптивной стабилизации движения колесно-транспортных средств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.01, доктор физико-математических наук Магомедов, Магомед Хабибович

• Магомедов, Магомед Хабибович
• доктор физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Магомедов, Магомед Хабибович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Анализ подходов и постановка задач построения робастно-адаптивной системы стабилизации с антиблокировочной системой в контуре регулирования.

1.1. Обзор методов решения задач робастной, робастно-игровой и адаптивной стабилизации колесно-транспортных средств с антиблокировочной системой в контуре регулирования.

1.2. Постановка задач разработки робастно-адаптивных систем регулирования и проектирования системы стабилизации с антиблокировочной системой в контуре регулирования.

Выводы по главе.

Глава 2. Разработка методов и алгоритмов робастно-адаптивной стабилизации динамических систем с неопределенными параметрами.

2.1. Робастная стабилизация линейных многомерных систем.

2.2. Проблема адаптации в задаче робастного управления.

2.3. Метод построения робастно-адаптивного регулятора.

Выводы по главе.

Глава 3. Разработка математических моделей движения колесно-транспортного средства с антиблокировочной системой.

3.1. Системы координат и переменные.

3.2. Уравнения движения основных элементов колесно-транспортных средств.

3.3. Касательные составляющие контактных сил и контактные силы взаимодействия колес транспортного средства с опорной поверхностью.

3.4. Приближенные модели движения.

3.5. Частные случаи движения колесно-транспортного средства и линеаризация математической модели.

3.6. Разработка полной нелинейной математической модели движения колеснотранспортного средства с антиблокировочной системой.

Выводы по главе.

Глава 4. Исследование конфликтно-оптимального взаимодействия колесно-транспортного средства и поверхности торможения с робастно-адаптивным регулированием движения.

4.1. О роли игровых подходов в исследовании робастных систем.

4.2. Разработка математической модели конфликтно-оптимального взаимодействия колесно-транспортного средства и поверхности торможения.

4.3. Исследование конфликтно-оптимального взаимодействия колесно-транспортного средства и поверхности торможения.

Выводы по главе.

Глава 5. Разработка антиблокировочной системы робастно-адаптивной стабилизации колесно-транспортного средства.

5.1. Анализ взаимодействия этапов робастного, робастно-адаптивного и оптимального торможения колесно-транспортного средства.

5.2. Построение робастного регулятора для 1 и 2 зон торможения.

5.3. Разработка адаптивной составляющей робастно-адаптивного регулятора для стабилизации движения колесно-транспортных средств.

5.4. Компьютерное моделирование процессов торможения с использованием робастно-адаптивного регулятора.

5.5. Стендовое (полунатурное) моделирование.

Выводы по главе.

Глава 6. Проектирование и программно-техническая реализация АБС автобуса.

6.1. Проектирование системы управления движением автобуса с АБС в контуре управления.

6.2. Программно-техническая реализация алгоритмов управления АБС, сравнительный анализ свойств алгоритмов и характеристики процессов регулирования.

6.3. Идентификация поверхности. Вычисление коэффициентов сцепления (J.ij при торможении автобуса.

6.4. Построение робастного регулятора для управления автобусом на миксте.

6.5. Построение и реализация адаптивного PD-регулятора.

6.6. Проведение натурных испытаний. Сравнительный анализ работы АБС разных фирм.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Антиблокировочные системы робастно-адаптивной стабилизации движения колесно-транспортных средств»

Мировой автопарк в 2000 году превысил миллиард и ежегодно увеличивается примерно на 25 млн. единиц. Транспортное средство стало объектом повышенной опасности. Более четырехсот тысяч человек ежегодно становится жертвами дорожно-транспортных происшествий, и в несколько раз большее число людей получают ранения и увечья. В связи с этим актуальной стала проблема повышения безопасности колесно-транспортных средств (КТС), которая во многом связана с разработкой и проектированием высоко эффективных систем стабилизации с антиблокировочной системой (АБС) в контуре регулирования.

Еще на заре автомобилестроения было замечено, что блокировка колес КТС при торможении приводит либо к потере устойчивости (заносу), либо к потере управляемости, а иногда к тому и другому одновременно. Первые патенты на антиблокировочные устройства появились в конце 20-х годов. До конца 40-х годов можно отметить лишь отдельные попытки применения их на опытных транспортных средствах. Основной причиной ограниченного применения антиблокировочных систем была их низкая надежность и качество работы, а также конструктивная сложность.

В начале 60-х годов отмечались попытки внедрения авиационных АБС механического и электромеханического типа.

Однако эти АБС не могли удовлетворить требования гибкого изменения тормозного момента в зависимости от изменения внешних возмущений, действующих на колесо в процессе торможения. Начались интенсивные разработки электронных АБС, способных обеспечить адаптивное регулирование.

В 1969 году фирма Ford установила электронную АБС на свой автомобиль. Аналогичное устройство в 1970 году применено на одном из легковых автомобилей концерна General Motors, а через год - на автомобиле Craysler. Примерно в то же время проведены интенсивные разработки АБС в Европе фирмами Bosch, Teldix (Германия), Bendix (Франция). Позднее в исследования были вовлечены десятки других фирм в Европе, США и Японии.

Благодаря применению АБС колесно-транспортное средство приобрело ряд достоинств: повышение активной безопасности, т.е. повышение тормозной эффективности, улучшение устойчивости и управляемости; увеличение средней скорости движения; продление срока службы шин.

Система стабилизации с АБС должна обеспечивать: по возможности минимальный тормозной путь в соответствии с регламентированными нормами (ГОСТ, Правила ЕЭК ООН); устойчивость при торможении; сохранение управляемости при торможении; адаптивность к изменяющимся внешним условиям (например, к изменению коэффициента сцепления шины с опорной поверхностью); плавное торможение без рывков; возможность торможения при выходе из строя АБС; минимальный расход рабочего тела (сжатого воздуха); минимальное потребление электроэнергии; помехоустойчивость по отношению к внешним магнитным полям.

Сложность современной системы стабилизации с АБС обуславливает ее высокую стоимость. Она может составлять 5-г 10% стоимости самого транспортного средства в зависимости от его класса. Экономический аспект является одним из основных определяющих темпы внедрения и качества АБС.

Анализ рынка предприятий, производящих АБС, позволяет выделить следующие основные фирмы-производители.

Фирма Bosch (Германия) первой освоила серийное производство АБС и является крупнейшим в мире их поставщиком. В настоящее время фирма Bosch поставляет на рынок три антиблокировочные системы: ABS 2, ABS 2Е, ABS 3. Система ABS 1 была разработана для специальных автомобилей и в открытую продажу не поступала.

Западногерманская фирма Alfred Teves GmbH (ATE) начала исследовательские работы в области АБС с конца 60-х годов. В настоящее время Teves занимает второе место по выпуску АБС. Фирма Bendix (Франция) была одной из первых европейских фирм, создавших работоспособную электронную АБС. Фирма Lucas-Girling (Великобритания) в начале 80-х годов разработала механическую антиблокировочную систему SCS для мотоциклов. Затем она была модифицирована для использования на легковом автомобиле. Фирма Automotive Product-Lockheed (Великобритания) создала двухканальную встроенную АБС, предназначенную для установки на переднеприводные автомобили с диагональным разделением контуров и динамическими регуляторами тормозных сил. Одной из последних появилась на европейском рынке АБС фирмы Wabco (ФРГ). Фирма Wabco является ведущим производителем систем АБС для грузопассажирского транспорта с пневматической тормозной системой. Kelsey Hayes (дочерняя компания фирмы Fruehauf) является в настоящее время единственным крупным производителем гидравлических АБС в США.

На сегодняшний день в России не выпускается АБС ни для гидравлических, ни для пневматических тормозных систем, хотя с 1984 года согласно Резолюции ООН обязательным является установка АБС на колесно-транспортных средствах грузоподъемностью более 10 тонн. Учитывая качество дорог в России, требуется создание самых совершенных алгоритмов и систем управления движением колесно-транспортного средства. Поэтому методы повышения эффективности тормозных систем с АБС, которые разрабатываются в данной диссертации, предназначены в первую очередь для отечественных колесно-транспортных средств.

Коммерциализация данного направления обеспечения безопасности движения колесно-транспортного средства и, соответственно, ограниченный доступ к информации препятствуют развитию современных подходов и их реализации, поэтому рекламируемые системы часто не удовлетворяют возможностям современных теоретических подходов и последним технологическим достижениям. Все компании, работающие над созданием АБС, не разглашают алгоритмы и способы регулирования движения колесно-транспортных средств, поскольку данная информация является «ноу-хау» компании и юридически защищена.

Но все же ряд известных публикаций дает возможность получить некоторую информацию, из которой следует, что в целом управление формируется по относительному скольжению и ускорению/замедлению колеса.

Рассмотрим основные варианты схемы регулирования колеса, проблему неопределенности, недостатки существующих антиблокировочных систем и основные направления предлагаемых исследований.

На базе данных измерений возможно использование следующих вариантов регулирования колес [1], [2], [3]: индивидуальное регулирование каждого колеса в отдельности (Indidual Regelung) - IR; низкопороговое" регулирование, т.е. регулирование, предусматривающее подачу команд на растормаживание и затормаживание обоих колес оси одновременно по сигналу датчика колеса, находящегося в худших по сцеплению условиях, - "слабого" колеса (Select Low) - SL; высокопороговое" регулирование колес одной оси, когда сигнал подается датчиком "сильного" колеса, т.е. находящегося в лучших по сцеплению условиях (Select High) - SH; модифицированное индивидуальное регулирование - Modifizierte Individual Regelung (MIR) представляет собой компромиссное регулирование между SL и IR. Смысл MIR заключается в том, что в начале регулирование осуществляется по "низкопороговому", а затем постепенно происходит переход к индивидуальному регулированию. MIR целесообразно использовать при торможении на "миксте" (поверхности с различным сцеплением под левым и правым колесами), на повороте и поперечном уклоне.

Индивидуальное регулирование является оптимальным с точки зрения обеспечения наилучшей тормозной эффективности (минимального тормозного пути). Индивидуальное, регулирование дает возможность получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии с локальными сцепными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь. Однако если колеса оси будут находиться в неодинаковых сцепных условиях, то тормозные силы на них также будут неодинаковыми. В этом случае возникает разворачивающий момент, приводящий к потере устойчивости. Схема с индивидуальным регулированием наиболее сложная и дорогая.

При "низкопороговом" регулировании тормозные возможности колеса, находящегося на поверхности с большим коэффициентом сцепления, недоиспользуются и тормозная эффективность несколько снижается. В то же время создается равенство тормозных сил на обоих колесах, что способствует сохранению курсовой устойчивости транспортного средства.

При "высокопороговом" регулировании тормозная эффективность улучшается, но устойчивость может снизиться. Такое регулирование приводит к тому, что "слабое" колесо циклически блокируется.

При выборе схемы обычно исходят из технической и экономической целесообразности. Принципиально имеется возможность установкой АБС обеспечить как высокую тормозную эффективность, так и достаточную устойчивость.

Однако проблема проектирования АБС должна решаться комплексно с учетом тормозной эффективности, устойчивости, управляемости, сложности, стоимости, надежности АБС и неопределенных свойств поверхности торможения.

В существующих системах стабилизации с АБС на основе рассмотренных принципов регулирования, в основном, реализуются алгоритмы адаптивного регулирования колесами, при этом АБС реализуют данные алгоритмы в форме пропорционально-интегрально-дифференциальных регуляторов (ПИД-регуляторов) и систем с релейными законами регулирования.

Как известно, основой для разработки применяемых и перспективных алгоритмов стабилизации является характеристика зависимости касательной составляющей Р контактной силы колеса от величины нормальной составляющей N и коэффициента сцепления ц: P = \iN.

Величина коэффициента сцепления определяется семейством ^(5)-диаграмм, где 5 = У0тн/У ~ относительное скольжение (см. рис. В.1)

Здесь VomH - скорость проскальзывания колеса относительно дороги, V - скорость его оси.

Moi м«2

Моз

Р- S а)

Мм

Моз г ~ 1 ^^ 1 Ащах t у 1 / 1 / у ^ —■— ^ 3 -► б)

Рис. В.1. Семейство fi(s)-диаграмм 1 - сухой асфальт, 2 - мокрый бетон, 3 - лед; i0j - номинальное значение (/ = 1,3), А,. - неопределенность коэффициента сцепления для однородной поверхности, А^ - неопределенность коэффициента сцепления для поверхности микст.

На величину (1(5) влияет множество факторов: состояние дороги (профиль, свойства опорной поверхности); погодные условия; состояние шины; скорость продольного движения колесно-транспортного средства; углы увода колес и другие факторы.

Поэтому ^(s)-диаграммы задаются семейством характеристик со значительной неопределенностью, как показано на рис. В.1, и управление колесно-транспортным средством необходимо осуществлять с учетом этой неопределенности. В существующих системах стабилизации с АБС это обстоятельство не учитывается, а используются оценки 11(5) для конкретных поверхностей разных фиксированных типов, что сужает возможности управления для поверхностей, обладающих более сложными неопределенными свойствами, изменяющимися по ходу движения.

Данный вывод сохраняет свое значение и для известной попытки кусочной интерполяции 10.(5)-диаграмм [1].

Можно утверждать, что применяемые в существующих системах стабилизации способы регулирования на основе задания конкретных функций |j.(s) или их оценивания в форме неравенств имеют серьезные недостатки по обеспечению устойчивости и качества торможения.

К основным недостаткам существующих АБС можно отнести:

1. Недостаточное качество торможения, особенно когда колеса транспортного средства находятся на разнородной поверхности (типа «микст»),

2. Отсутствие ограничения курс0Е0Й неустойчивости на начальном участке торможения, когда скорость колесно-транспортного средства еще достаточно высока и недостаточно достоверна информация об измеряемых параметрах, на поверхности с низким коэффициентом сцепления с последующим усилением тенденции неустойчивости и невозможностью стабилизации.

3. Недостаточная боковая устойчивость (занос, юз).

4. Отсутствие комплексного подхода с обеспечением продольной и поперечной устойчивости, управляемости, ограничения длины тормозного пути и т.д.

Можно сделать вывод, что поиск новых методов регулирования и разработка систем управления движением колесно-транспортного средства является актуальной и до конца не решенной задачей.

Принципиальным фактором при исследовании проблемы стабилизации разгона и торможения колесно-транспортного средства является ее постановка и решение в условиях параметрической неопределенности по значениям (а. для всех колес с заданными границами неопределенности.

Обсудим возможности таких исследований.

В практике разработок и серийного изготовления антиблокировочных систем получил наибольшее распространение циклический способ управления торможением колес с дискретным измерением их угловых скоростей [4]. На рис. В.2 показана схематическая диаграмма функционирования АБС в циклическом режиме.

Рис. В.2. Циклы торможения с антиблокировочной системой регулирования

Весь путь торможения состоит из нескольких тормозных циклов с периодом Т. Каждый цикл управления качественно разбивается на этап регулирования I и этап измерения П. На этапе I осуществляется активное торможение, на этапе П торможение минимально и по измерению угловых скоростей колес осуществляется оценка изменившейся на этапе I скорости транспортного средства.

Этап регулирования I состоит из трех основных зон:

Зона 1 - начинается момента нажатия водителем педали тормоза. Граница зоны определяется моментом достоверной фиксации факта торможения по достижению пороговых значений скольжения и углового ускорения любого из колес. Эта зона характеризуется резкими переходными процессами в движении колес и малой степенью достоверности измерений угловых скоростей. Все это требует построения в этой зоне робастных регуляторов, обеспечивающих эффективное торможение.

Зона 2 начинается с момента достижения колесом порога по скольжению s*2 = 0,15 или по угловому ускорению со* = 5 м/с2. Эта зона характеризуется достаточно большой степенью достоверности измерений угловых скоростей, а следовательно, относительных скольжений и угловых ускорений (замедлений) колес. Это необходимо учитывать при построении робастно-адаптивного регулятора во 2 зоне для повышения эффективности торможения.

Зона 3 начинается с момента достижения колесом порога по скольжению = 0,35 или по угловому ускорению ©3 =16 м/с2. Эта зона характеризуется тенденцией колеса к блокировке, поэтому регулятор должен быть построен таким образом, чтобы максимально быстро выйти из этой зоны. Этому требованию отвечает релейный регулятор.

Использование этих трех разных регуляторов формирует систему с переменной структурой управления, то есть регуляторы обратной связи по состоянию меняют свою структуру.

Актуальность. В данной работе эта задача ставится и решается.

Для решения поставленной задачи требуется:

1. Разработать набор математических моделей движения колесно-транспортных средств, используемых для описания процессов, протекающих в различных временных масштабах.

2. Выделить существенные неопределенности задачи.

3. Сформировать схему регулирования переменной структуры, содержащей два последовательных этапа: робастной стабилизации и робастно-адаптивного регулирования колесно-транспортного средства с АБС, позволяющей парировать недостоверность измерений на начальном участке торможения.

4. Реализовать комплексный подход к регулированию с обеспечением продольной и поперечной устойчивости, управляемости транспортного средства, ограничения длины тормозного пути (обеспечения темпа замедления и разгона) и курсовой неустойчивости на начальном участке торможения, качества динамических процессов регулирования и других факторов.

5. Построить алгоритмы АБС.

6. Реализовать полученные алгоритмы в электронном блоке управления АБС, усовершенствовать исполнительные механизмы и информационные подсистемы.

7. Провести компьютерное и натурное испытание разработанных систем управления.

Целью работы является разработка теоретических основ создания антиблокировочных систем робастно-адаптивной стабилизации, заключающаяся в построении алгоритмов оптимизации динамических систем с неопределенными параметрами на основе подходов робастно-адаптивной стабилизации и их применение в проектировании усовершенствованных систем управления движением колесно-транспортного средства.

Методы исследования базируются на теоретической и прикладной механике, разделах теории автоматического регулирования и управления по робастному и адаптивному управлению, оптимизации управления многообъектными многокритериальными системами на основе игровых подходов, на методах расчета и проектирования систем и средств микроконтроллерной техники и др.

Научная новизна данной работы определяется тем, что в ней:

• получена математическая модель движения колесно-транспортного средства, ориентированная на решение задачи управления в условиях существенных неопределенностей;

• на основе методологии разделения движения разработана методика линеаризации исходной модели и построены приближенные модели для частных классов движения;

• получена линейная математическая модель движения колесно-транспортного средства высокого порядка с неопределенными параметрами;

• разработана математическая модель динамики колеса, учитывающая его высокочастотные колебания;

• на основе игровых подходов сформирована математическая модель конфликтно-оптимального взаимодействия колесной машины и поверхности торможения и методика ее исследования на основе решения многокритериальных задач оптимизации управления многообъектной системой;

• сформирован подход по оптимизации АБС в условиях сигнально-параметрической неопределенности и предложен двухэтапный метод робастно-адаптивной стабилизации, порождающий систему переменной структуры управления;

• поставлена и решена задача робастной стабилизации динамических систем с ограниченными неопределенными параметрами на основе функций Ляпунова и разработано алгоритмическое обеспечение метода (первый этап);

• разработан метод и алгоритмическое обеспечение робастно-адаптивного регулирования системы с неопределенностями на основе выбора эталонной модели и контура адаптации (второй этап);

• на этапе робастного регулирования с помощью АБС предложена методика исследования конфликтно-оптимального стабильно-эффективного взаимодействия динамической системы и факторов неопределенности на основе игровых подходов, расширяющих возможности робастного регулирования в форме компромиссной робастности и формирующих субоптимальные стабильно-эффективные свойства регулирования на начальном участке робастного этапа;

• разработана методика получения комбинированных алгоритмов двухэтапного робастно-адаптивного регулирования с АБС с дополнением их процедурами оптимизации управления движением системы после окончания робастно-адаптивного регулирования.

Практическая значимость данной работы заключается в том, что теоретические результаты доведены до практического применения в процессе постановки и решения следующих важных задач повышения эффективности торможения-разгона колесно-транспортных средств с системой регулирования, включающей АБС:

• применение полученных многоэтапных комбинированных робастно-адаптивных методов и алгоритмов стабилизации при разработке системы управления переменной структуры -робастно-адаптивных модификаций ПИД-регуляторов колесно-транспортных средств с АБС в контуре регулирования;

• выявление новых качественных особенностей экстремальных свойств поверхности торможения в условиях неопределенности в виде комбинирования бортового и осевого микстов и ответных сложных тормозных реакций системы колес на начальном участке робастного этапа торможения;

• разработка новых технических предложений по контроллерной реализации электронного блока управления АБС, по исполнительному устройству АБС-модулятора и по информационной подсистеме (получение информации о положении, скорости и ускорения колес);

• учет влияния высокочастотных колебаний колеса на качество работы АБС-регулятора;

• проектирование, программно-техническая реализация антиблокировочной системы торможения прототипа перспективных отечественных колесно-транспортных средств — автобуса модели Мерседес 0-3 03.

Результаты работы были использованы на ряде отечественных предприятий и внедрены в автомобильной корпорации DAEWOO (Южная Корея).

Основные теоретические и практические результаты работы докладывались на международных, всесоюзных, республиканских и отраслевых конференциях, симпозиумах, семинарах, в том числе на Всемирном конгрессе ИФАК (Барселона. 2001).

По теме диссертации опубликовано 19 научных работ.

Материал работы представлен в Диссертации.

Диссертация содержит шесть глав, библиографию, введение и заключение.

Заключение диссертации по теме «Теоретическая механика», Магомедов, Магомед Хабибович

Выводы по главе

При проектировании модульной технической структуры системы стабилизации движения автобуса О-ЗОЗ разработаны и реализованы новые технические предложения в следующих задачах фильтрации, наблюдения и логического управления тормозным давлением:

1.1. В модуле фильтрации регулятора-контроллера обоснована и реализована процедура фильтрации и сглаживания угловых скоростей колес соД/) (как параметров и функций времени соответственно) на основе минимальной информации (минимального объема выборки), обеспечивающих приемлемое качество фильтрации, минимальное запаздывание в быстрых процессах стабилизации и возможности дифференцирования при сглаживании, что позволяет обеспечить стабилизацию в реальном режиме времени.

1.2. В модуле вычисления дополнительных сигналов регулятора-контроллера сформированы алгоритмы и программно-технические реализации «экономного» вычисления ускорения (е,у) и скольжения (s^) колес автобуса, а также текущей скорости Vy(t) автобуса и его ускорения av для множества вариантов движения автобуса при разгоне и торможении. Разработаны и реализованы в регуляторе-контроллере структуры комбинированной стабилизации на основе комбинации принципов IR, MIR и робастного регулирования и методов управления по ускорению и скольжению:

2.1. Сформирована связь оценок скорости автобуса с выявленным полным множеством условий торможения.

2.2. Построена комбинация IR и MIR приемов стабилизации в зависимости от диапазонов скоростей автобуса Vv и коэффициентов сцепления ц. с поверхностью торможения.

2.3. Проведен детальный анализ эффективности действия регулятора при реализации IR-регулирования задних колес при восьмифазовом цикле торможения.

2.4. Выявлено преимущество способов робастного и MIR-регулирования передними колесами автобуса при торможении на миксте с учетом зависимости от начальной скорости торможения и разности коэффициентов сцепления на передних колесах.

2.5. Разработана программно-техническая реализация регулятора с MIR-регулированием передних колес с восьмифазовым циклом реализации при торможении на миксте.

Предложены методы идентификации поверхности торможения и их программно-техническая реализация:

3.1. Сформирован и реализован многоэтапный алгоритм получения р., (слабое) на основе оценки ускорения автобуса и угловых скоростей колес.

3.2. Предложена процедура вычисления ц при различных условиях торможения. Разработан метод построения робастного регулятора на первом этапе стабилизации с робастным гарантированным качеством и с робастно-игровым качеством с коррекцией величин коэффициентов регулятора в последнем случае до величин, полученных в главе 4.

Сформирована структура адаптивного регулятора, обеспечивающего компенсацию запаздывания при управлении модуляторами.

Исследовано влияние адаптивного ПИД-регулятора на рациональный выбор длительности импульса ШИМ по числу циклов блокировки колес.

Получены улучшенные версии вычисления скорости автобуса и текущего коэффициента сцепления на основе методов интерполяции.

Заключение

В диссертации предлагаются новые варианты методов синтеза систем управления. В значительной степени их развитие стимулировано исследованиями автора по разработке высокоэффективных усовершенствованных систем стабилизации автотранспортной колесной техники с АБС в контуре регулирования движения. Можно выделить следующие основные теоретические и практические результаты, полученные в работе.

1. Разработаны теоретические основы проектирования антиблокировочной системы стабилизации колесно-транспортного средства как системы с неопределенными параметрами: а) предложен многоэтапный метод управления колесно-транспортным средством, приводящий к системе переменной структуры с антиблокировочной системой в контуре регулирования; б) для этапов функционирования системы переменной структуры проведена разработка робастно-игрового и робастно-адаптивного алгоритмов стабилизации.

2. Предложены математические модели движения колесно-транспортного средства, ориентированные на решение поставленной задачи управления в реальном времени.

3. Разработаны методики проектирования математического и полунатурного моделирования предложенной системы управления.

4. Проведены ходовые испытания разработанной системы управления колесно-транспортным средством, позволяющие утверждать, что по ряду основных показателей она превосходит характеристики антиблокировочных систем ведущих автомобильных фирм.

Результаты диссертации используются также в учебном процессе на факультете «Информатика и системы управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана и в ряде автомеханических вузов РФ.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Магомедов, Магомед Хабибович, 2003 год

1. Anhanger-bremssystem mit antiblock einrlchtung//Krafthand (ФРГ). 1986. - Jg. 59. - №22.- S.1886.1887.

2. Richards P. Anti-lock: the second coming//Commercial Carrier Journal (США). 1987. -№8. - P.72.77.

3. Ehlbeck J., Tipka J. Developing ABS for Freightliner vehicles//SAE Technical Paper (США).- 1987. -№882271. -Юр.

4. For improved vehicle performance//Fleet Equipment (США). 1988. - Vol.14, №12. -P.67.

5. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. -М.: Наука, 1971. 488 с.

6. Поляк Б.Т., Щербаков П.С. Робастная устойчивость и управление. М.: Наука, 2002. -303 с.

7. Воронов Е.М. Методы оптимизации управления многообъектными многокритериальными системами на основе стабильно-эффективных игровых решений. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 576 е., ил.

8. Розенвассер Е.Н., Юсупов P.M. Чувствительность систем управления. М.: Наука, 1981. -464с.

9. Ермаченко А.И. Методы синтеза систем управления низкой чувствительности. М.: Радио и связь, 1981. - 164с.

10. State-space solutions to standard RH2 and RHoo control problems/J.Doyle, K.Glover,

11. P.Khargonekar et al.//Proc. of American Contr. Conf. 1988. - V.5, N2. - P.26-35.

12. State-space solutions to standard H2 and Hoo control problems/J.Doyle, K.Glover, P.Khargonekar et al.//IEEE Trans. Autom. Contr. 1989. - V.AC-34. - P.398-405.

13. Glover K., Doyle J. State-space formulae for all stabilizing controllers that satisfy an Hx> norm bound and relations to risk sensitivity//Sys. & Contr. Letters. 1989. - V. 11, N5. -P.507-511.

14. Glover K., Doyle J. A state-space approach to Hoo optimal controlZ/Preprint. 1989. - P.27.

15. Glover K., McFarlane D. Robust Controller Desing Using Normalized Coprime Factor Plant Description//LNCIS. 1990. - V.138, N3. - P.347-352.

16. Noton M. Hoo control design for complex space structures//Report TP 9047 British Aerospace, Space and Communications Division. 1987. - P.156-163.

17. Safonov M.G., Chiang R.Y. CASCD using state-space Loo theory a design example//IEEE Trans. Auto. Contr. 1988. - V.AC-33. - P.563-572.

18. Safonov M.G., Chiang R.Y. A Schur method for balanced-truncation model reduction//IEEE Trans. Auto. Contr. 1989. - V.AC-34. - P.854-861.

19. Safonov M.G., Chiang R.Y., Limebeer D.J.N. Optimal Hankel model reduction for nonminimal systems/ЯЕЕЕ Trans. Autom. Contr. 1990. - V.AC-35. - P.783-789.

20. Hyde R., Glover K., Williams S. Scheduling by switching of Hoo controllers for a VSTOL aircraft//Proc. of Application of Multivariable System Techniques. 1990. - P.533-540.

21. A case study Hoo design: Control of flexible beam/RMukherji, B.Francis, R.Kwong et al.//Proc. of Math. Th. of Network Sys. 1989. - P.173-180.

22. Конструирование робастных систем управления с использованием методов Нсо-оптимизации. -М.: ГосНИИ АС, 1991.

23. Серебряков Г.Г., Смирнов А.В. Проектирование линейных стационарных многомерных систем на основе вход-выходных отображений. Метод Нсо -теории управления. (Обзор) // Техническая кибернетика. 1989. - №2. - С. 3-16.

24. Нее -теория управления: феномен, достижения, перспективы, открытые проблемы / А.С. Позняк, Г.Г. Серебряков, А.В. Семенов, Е.А. Федосов. М.: ГосНИИ АС, ИПУ РАН СССР, 1990.

25. Khargonekar P.P., Rotea М.А. Mixed Н1 /Нж -control: a convex optimization approach // ШЕЕ Transactions on Automatic Control. 1991. - Vol. 36, №7. - Pp. 824-837.

26. Хлебалин H.A. Аналитический метод синтеза регуляторов в условиях неопределенности параметров объекта//Аналитические методы синтеза регуляторов: Межвуз. научн. сб. Саратов, 1981.- С. 11-13.

27. Хлебалин Н.А. Синтез интервальных регуляторов в задаче модального управления//Аналитические методы синтеза регуляторов: Межвуз. научн. сб. Саратов, 1988. -С.7-10.

28. СмагинаЕ.М., ДугароваИ.В. К проблеме стабилизации многомерной системы с неопределенными параметрами//Тез. докл. X Всесоюз. совещ. по проблемам управления. М., 1986. - С.8.

29. СмагинаЕ.М., ДугароваИ.В. Синтез модального регулятора для системы с неопределенными параметрами. М., 1987. - 37с. - Деп. в ВИНИТИ N789-B87.

30. Дугарова И.В., Смагина Е.М. Асимптотическое слежение за постоянным сигналом в системе с неопределенными параметрами//Управление многосвязными системами: Тез. докл. VI Всесоюз. совещ. М., 1990. - С. 14.

31. Захаров А.В., Шокин Ю.И. Синтез систем управления при интервальной неопределенности параметров их математических моделей//ДАН СССР. 1988. - Т.299, N2. - С.15-19.

32. Ефанов В.Н., Крымский В.Г., Тляшов Р.З. Алгоритмическая процедура синтеза многосвязных систем с интервальными характеристическими полиномами. М., 1989. -12с. - Деп. в ВИНИТИ N7505 -В89.

33. Ефанов В.Н., Крымский В.Г., Тляшов Р.З. Синтез многоуровневых систем управления динамическими объектами с неопределенными параметрами/ТУправление многосвязными системами: Тез. докл. VI Всесоюз. совещ. М., 1990. - С. 14.

34. Robust control for linear systems with uncertain parameters/S.-D.Wang, T.-S.Kuo, Yu.-H.Lin et al.//Int. J. Contr. 1987. - V.4C, N5. - P.514-519.

35. Mori Т., Kokame H. Stabilization of perturbed systems via linear optimal regulator//Int. J. Contr. 1988. -V.47,N1.- P. 127-131.

36. Гусев М.Ю., Крымский В.Г., Крымский Ю.Г. Алгоритмический синтез системы управления многосвязным объектом с переменными неопределенными параметрами//Теория и методы исследования систем управления полетом. Темат. сб. научн. трудов. М., 1984. - С.5-7.

37. Evans R.J., Xianya X. Robust regulator design//lnt. J. Contr. 1985. - V.41, N2. - P.209-217.

38. Харитонов B.JI. Об асимптотической устойчивости положения равновесия семейства систем линейных дифференциальных уравнений//Дифференц. уравнения. 1978. - Т. 14, N11. -С.18-24.

39. Кунцевич В.М., Лычак М.М. Синтез систем автоматического управления с помощью функций Ляпунова.- М.: Наука, 1977. 400с.

40. Anderson B.D.O., Johnstone R.M. Robust Lyapunov results and adaptive systems // Proc. 20th Conf. Decision Contr., San Diego, CA, 1981.

41. Летов A.M. Аналитическое конструирование регуляторов I-IV // Автом. телемех. 1960. №4. С. 436-441; №5. С. 561-568; №6. С. 661-665; 1961. №4. С. 425-435.

42. Брайсон А., Хо Ю-Ши. Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972. -544с.

43. Бирюков В.Ф., Максимов Ю.М., Магомедов М.Х. Синтез регуляторов минимального порядка в условиях неопределенности модели объекта управления //Вестник МГТУ. -МАШИНОСТРОЕНИЕ. 1991. -N3. - С. 108-109.

44. Petrovski D.B. Interactive algorithm for improved measures of stability robustness for linear state-space models//Int. J. Systems Sci. 1989. - V.20, N8. - P. 817-824.

45. Rachid A. Robustness of pole assignment in a specified region for perturbed systems//lnt. J. Systems Sci. 1990. - V.21, N3. - P.579-585.

46. Bernstein D.S., Haddad W.M. Robust stability and performance analysis for linear dynamic systems/ЯЕЕЕ Trans. Autom. Contr. 1989. - V.34, N7. - P.751-758.46