On optimal control of the wheel radius when rolling along a horizontal non-deformable surface

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

Continuous change of the support wheels radius of the vehicle provides the possibility of continuous control of its operational properties. These properties include: driving stability, controllability, cross-country ability, etc. It change is rational to make while minimizing heat losses in the actuator. The motion without slip of a rigid wheel with a continuously changing radius on a flat horizontal non-deformable surface is considered.

A mathematical model is proposed to describe the dynamics of constant-speed plane-parallel motion of the specified wheel while controlling the value of its radius. It is based on the hypothesis that there is not slippage in contact between the wheel and the supporting plane. The obtained mathematical dependencies allow us to determine the optimal control mode when changing the radius based on the criterion of minimum heat loss in the actuator that ensures this change. The results of the research can be used to control the parameters of vehicles operational properties, as well the wheeled robots moving on unorganized surfaces.

全文:

受限制的访问

作者简介

Е. Balakina

Volgograd state technical university

编辑信件的主要联系方式.
Email: fahrgestell2011@yandex.ru
俄罗斯联邦, Volgograd

Е. Briskin

Volgograd state technical university

Email: ebriskin@mail.ru
俄罗斯联邦, Volgograd

参考

  1. Келдыш М.В. Шимми переднего колеса трехколесного шасси: избран. тр. Механика. М.: Наука, 1985. С. 491–530.
  2. Кручинин П.А., Магомедов М.Х., Новожилов И.В. Математическая модель автомобильного колеса на антиблокировочных режимах движения // Изв. РАН. МТТ. 2001. № 6. С. 63–69.
  3. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Теория явления шимми // Изв. РАН. МТТ. 2010. № 3. С. 22–29. https://doi.org/10.3103/S0025654410030039
  4. Добронравов В.В. Основы механики неголономных систем. М.: Высш. шк., 1970. 271 с.
  5. Ларин В.В. Теория движения полноприводных колесных машин: учебник для вузов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 396 с.
  6. Журавлев В.Ф. Закономерности трения при комбинации скольжения и верчения // Изв. РАН. МТТ. 2003. № 4. С. 81–89.
  7. Карапетян А.В., Катасонова К.А. О движении трехколесного робота при наличии проскальзывания ведущих колес // ПММ. 2019. T. 83. № 4. С. 608–614. https://doi.org/10.3103/S0025654420070122
  8. Балакина Е.В. Расчет коэффициента сцепления устойчивого эластичного колеса с твердой опорной поверхностью при наличии боковой силы // Трение и износ. 2019. Т. 40. № 6. C. 756–765. https://doi.org/10.3103/S1068366619060047
  9. Балакина Е.В. Универсальные зависимости параметров фрикционного взаимодействия в опорном контакте упругого колеса // Трение и износ. 2023. Т. 44. № 2. С. 122–134. https://doi.org/10.3103/S1068366623020022
  10. Pacejka H.B. Tire and Vehicle Dynamics. Published by Elsevier Ltd, USA, 2012. 672 p.
  11. Павлов А.Е. Плоскопараллельное качение эллипсоида по плоскости и цилиндру // Проблемы механики и управления. Нелинейные динамические системы: сб. тр. Ижевск, 2004. № 36. C. 94–118.
  12. Мартыненко Ю.Г., Формальский А.М. О движении мобильного робота с роликонесущими колесами // Изв. РАН. ТиСУ. 2007. № 6. С. 142–149.
  13. Ищеин В.К., Лапотко О.П., Бойков В.П. Колесо с изменяемым диаметром. Пат. SU 929467. МПК B60B 19/00. Белорусский политехн. ин-т. 1982.
  14. Брискин Е.С., Фоменко С.С., Шаронов Н.Г., Серов В.А. Транспортное средство для инвалидов. П. м. 153154 РФ. МПК A61G5/00. ВолгГТУ. 2015.
  15. Сердобинцев Ю.П., Иванюк А.К., Карлов В.И. Адаптивное колесо с раздвижным ободом. П. м. 180692 РФ. МПК B60B3/00, B60B15/00, B60B23/12. ВолгГТУ. 2018.
  16. Вахрамеев Л.П., Карлов В.И., Матлин М.М. Колесо с раздвижным ободом. А. с. 439414 СССР. МПК B60B3/02, B60B23/12. Волгоградский политехн. ин-т, 1972.
  17. Балакина Е.В., Сергиенко И.В. Методика выбора размеров колес на разных осях автомобиля с АБС по критерию улучшения траекторной устойчивости при торможении // Автомобильная промышленность. 2022. № 1. C. 12–15.
  18. Брискин Е.С., Калинин Я.В., Малолетов А.В. Об оценке эффективности цикловых механизмов // Изв. РАН. МТТ. 2017. № 2. С. 13–19.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Calculation scheme.

下载 (69KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Calculation results z=f(t): 1 – for optimal control; 2 – for arbitrary control; a – vx= 1.5 m/s; b – vx= 5 m/s.

下载 (129KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Calculation results: 1 – for optimal control; 2 – for arbitrary control; a – vx= 1.5 m/s; b – vx= 5 m/s.

下载 (137KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025