Введение
1 Современное состояние проблемы устойчивости и управляемости колесных машин 14
1.1 Обзор работ в области устойчивости и управляемости колесных машин 14
1.1.1 Оценка устойчивости колесных машин 14
1.1.2 Определение понятия управляемости 23
1.1.3 Критерии и оценочные показатели управляемости 27
1.2 Теории и методики описания взаимодействия пневматического колеса с опорной поверхностью 35
1.2.1 Основные методики описания бокового увода пневматического колеса 35
1.2.2 Современные иностранные модели описания взаимодействия пневматического колеса с опорной поверхностью 45
1.3 Использование спутниковых радионавигационных систем в сельском хозяйстве 57
1.3.1 Принцип функционирования и характеристики спутниковых радионавигационных систем 57
1.3.2 Системы точного земледелия в сельском хозяйстве 60
1.4 Выводы и задачи исследования 64
2 Математические и мехатронные модели для разработки и апробации системы управления движением колесных машин 66
2.1 Механико-математические модели динамических систем 66
2.1.1 Разработка моделей механических систем в CAMeL-View 66
2.1.2 Модель стенда «рулевое управление - передняя подвеска автомобиля» 69
2.1.3 Модель плоского движения экспериментального автомобиля 79
2.1.3.1 Кинематические и силовые соотношения в плоской модели экспериментального автомобиля 79
2.1.3.2 Модель экспериментального автомобиля в CAMeL-View 82
2.1.4. Плоская модель колесного трактора с шарнирной рамой 90
2.1.4.1 Кинематические и силовые соотношения в плоской модели колесного трактора с шарнирной рамой 90
2.1.4.2 CAMel-View-модель колесного трактора с шарнирной рамой в горизонтальной плоскости 93
2.1.5 CAMel-View-модель пневматического колеса в пространственной модели колесной машины 99
2.1.6 Пространственная модель колесного трактора с шарнирной рамой.. 107
2.1.7 Модель машинно-тракторного агрегата в составе колесного трактора и полунавесного плуга 115
2.1.8 Модель шарнирно-соединенной колесной машины 125
2.1.8.1 Дифференциальные уравнения движения колёсной машины в горизонтальной плоскости 125
2.1.8.2 Пространственная модель колесной машины в CAMel-View... 136
2.1.9 Модель гашения вертикальных колебаний колесной машины 148
2.2 Математические модели управления движением колесных машин 159
2.2.1 Управление движением с использованием основных базисных маневров 159
2.2.1.1 Определение закона управления колесной машиной 159
2.2.1.2 Алгоритм определения параметров управляющего воздействия при моделировании движения по задаваемой траектории в CAMeL-View 163
2.2.2 Определение параметров ПИД-регулирования поворотом рулевого колеса 168
2.2.3 Разработка управления движением с использованием ПИ-регулирования 170
2.2.3.1 Алгоритм синтеза ПИ-регулятора с наблюдателем в контуре управления 170
2.2.3.2 Линеаризованная модель трактора в пространстве состояний 172
2.2.3.3 Реализация Пи-регулирования в CAMeL-View 173
2.2.4 Результаты моделирования управляемого движения 175
2.2.4.1 Управление поворотом рулевого колеса 175
2.2.4.2 Пи-регулирование движением колесных машин 179
2.2.4.3. Управление на основе трех базисных маневров 183
2.3 Выводы 190
3 Определение характеристик взаимодействия колес с опорной поверхностью и рабочих органов сельскохозяйственных машин с почвой 192
3.1 Механико-математическая модель колеса для определения деформационной составляющей бокового движения колеса 192
3.1.1 Принятые допущения 192
3.1.2 Определение нормального давления в контакте колеса с основанием 192
3.1.3 Распределение касательных сил в контакте с опорной поверхностью 195
3.1.4 Механическая модель шины 198
3.2 Экспериментальные исследования скольжения и напряжений в контакте шины с опорной поверхностью 204
3.2.1 Исследование проскальзывания протектора шин при действии боковых сил 204
3.2.2 Экспериментальное определение напряжений в контакте шины с опорной поверхностью 217
3.2.3 Методика определения проскальзывания колеса относительно опорной поверхности при действии боковой силы 226
3.3 Определение характеристик взаимодействия колес с опорной поверхностью 231
3.3.1 Характеристики увода при действии боковой силы 231
3.3.2 Зависимости касательной силы тяги от продольного 244
скольжения 244
3.3.3 Экспериментальное определение характеристик увода шины 7,5-20 246
3.3.4 Расчётное определение характеристик силового взаимодействия металлических опорных колес плуга с грунтом 249
3.4 Определение характеристик силового взаимодействия рабочих органов сельхозмашин с почвой 252
3.5 Выводы 258
4 Применение спутниковых радионавигационных систем для управления движением колесных машин 260
4.1 Структура системы управления движением колесной машины 260
4.1.1 Аппаратное обеспечение 260
4.1.2 Программное обеспечение 262
4.2 Экспериментальные исследования управляемого движения 265
4.2.1 Управление поворотом управляемых колес стенда «рулевое управление - передняя подвеска автомобиля» 265
4.2.2 Управление движением экспериментального автомобиля 274
4.2.3 Полевые испытания системы управления движением колесного трактора 279
4.3 Выводы 283
Результаты работы и выводы 285
Литература 288
Приложение А 325
