Rozkład zajęć
Semestr letni
Konsultacje: wtorki w godzinach 15:00 - 17:00
Semestr letni
Semestr zimowy
Zamieszczając tu treści opublikowanych artykułów zależy mi na ułatwieniu dostępu nie tylko do nich, ale także nawiązaniu kontaktu z osobami zainteresowanymi tą tematyką lub zbliżoną.
ORCID 0000-0003-1446-4415
The paper demonstrates the validity of sensors and the model in the algorithm for a lane change controller. The paper presents the derivation of the chosen model from scratch and the important role played by the sensors used in this system. The whole concept of the system on which the tests were carried out is presented step by step. Simulations were realised in the Matlab&Simulink environment. Preliminary tests were performed to confirm the need for the controller in a closed-loop system. On the other hand, sensitivity studies showed the advantages and disadvantages of the developed algorithm. This allowed to create a research path for future work, with the aim of improving the operation of the proposed system.
Tekst w języku angielskim
This study provides a conceptual solution of a control method for an autonomous vehicle based on a simplified reference model and controllers. The whole issue is considered on the example of the execution phase of a lane-change manoeuvre, in which the well-known 4WS „bicycle model” and Kalman controllers based on the LQR technique are used. The reference model of the controller and its controllers were determined on the basis of extremely simplified transmittances of the 4WS „bicycle model”. In doing so, it was assumed that the controller was to have a fairly simple formulation in its structure due to the need for real-time operation. The developed elements of the controller were introduced into the system, in which the role of the 4WS virtual vehicle was played by transmittances in full form with consideration of the form of the steering system (stiffness and damping occurring between individual elements of the steering system and inertia were included). The fully developed control system was subjected to simulation tests in Matlab&Simulink using a data record taken from the literature. The simulation results showed satisfactory behaviour of the entire control system and allowed further research directions to be identified, which could include testing on a real vehicle and carrying out sensitivity tests of the system to possible imperfections in it. The control method developed may also find application in military vehicles.
W pracy przedstawiono opis oraz metodykę badań układów hamulcowych w pojazdach jednośladowych. Zaprezentowano dokumentację oraz dyrektywę na
podstawie, której przeprowadzane są badania układów hamulcowych motocykli. Na ich podstawie zapisano definicje trzech głównych rodzajów hamulców poddawanych badaniom. Opisane zostały dwa główne typy badań przeprowadzanych na podstawie Dyrektywy Rady 93/14/EWG z dnia 5 kwietnia 1993 roku w sprawie hamowania dwu lub trzykołowych pojazdów silnikowych. Opisano podstawowe warunki w jakich przeprowadzane są badania typu 0 oraz 1. Przedstawione zostały także podstawowe warunki przeprowadzania badań z mokrym układem hamulcowym. Opisano budowę stanowiska, które posłużyło do wyznaczenia wartości siły oraz ciśnienia występującego na pojedynczym zacisku hamulcowym obwodu hamulcowego w badanym motocyklu.
W dalszej części artykułu przedstawiono metodykę opracowania wyników badań stanowiskowych. Przedstawiono analizę działania każdego obwodu hamulcowego oddzielnie. Zaprezentowano wykresy opisujące wyznaczone czasy reakcji dla obydwu obwodów hamowania.
The presented paper describes selected reference models describing the kinematics and dynamics of four-wheel steering (4WS) vehicle motion in a plane of the road. These models are based on well known “bicycle model” (two second order linear differential equations) supple- mented by non-linear equations of trigonometric transformation of variables from local to global coordinate system. After linearization and Laplace transformation, these models acquire the forms of transfer functions. which, as shown in computational examples presented in the paper, greatly facilitates the analysis of vehicle motion, as well as the synthesis of control algorithms. Especial- ly, transmittance form of the reference models facilitate sensitivity analysis of vehicle lateral dy- namics and steering system algorithms, because their parameters are analytical functions of “me- chanical” parameters. For synthesis of steering system algorithms which should be adequately ef- fective for on-line computations, the transfer functions can be reduced in several ways. One of them is discussed in the paper.
Torsional vibrations of steering systems are significant problems for the active safety of motorcycles. These vibrations may occur even with slight disturbances of the steady state motion, and their causes result from the improper mechanical parameters and characteristics of the steering system affecting the dynamic properties of the vehicle. In many cases, full elimination of torsional vibrations requires the use of special dampers acting as mechatronic systems. Identifying the causes of vibrations and finally the proper synthesis of the active damper requires research studies using mathematical modelling and computer simulation. Due to the complex nature of motorcycle dynamics, which prompts the creation of complex forms of the mathematical model, and at the same time the obvious paradigm of the relative simplicity of the model used in mechatronic systems, the synthesis of such a model requires a special approach. The paper presents a method of model synthesis including determination of nonlinear equations of motion in an extreme “expanded” version, then their linearization, Laplace transformation and determination of the transfer functions, frequency analysis based on Bode plots, reduction of the transfer functions and finally calculation of state equations allowing a synthesis of the active damper algorithm.
Tekst w języku angielskim
Riding a motorbike requires much more experience than other types of vehicles. However, not only insufficient skills may contribute to dangerous driving situations, but also vibrations generated in the steering system of a motorbike. This paper presents a method of vibration analysis on the example of a motorbike steering system using a transmittance model and shows how to extract the relevant frequencies for analysis. The effects of selected stiffness and damping parameters are analysed and an assessment is made of how the frequencies for wobble vibration will change over the life of the steering components. The results were presented using Bode diagrams.
Tekst w języku angielskim
The article shows the validity of four-wheel steering (4WS) bicycle model. At the beginning it is presented in which tasks, connected with 4WS vehicles, the bicycle model is applied. Then the equations in local coordinate system and their forms in global coordinate system are presented. The research tested the response of the model to a lane change manoeuvre, using transfer functions and a "bang-bang" control signal. The transfer functions was connected with static ratio characteristic to construct full four-wheel steering model. A reference signal generator and vehicle model were constructed in analytical form and checked in Matlab&Simulink using sample vehicle's data from another literature item. One example of simulations was shown. The results presented led to interesting conclusions and indicated directions for further research. This research will include the issue of regulators derivation. This will allow for the construction of a fully functioning control system. The effects of this activities will be tested again in simulation environment.
Tekst w języku angielskim
The article takes the form of a review paper and focuses on the control problems of four wheel steering vehicles. The main issues related to the control of four wheel steering (4WS) vehicles, the historical development, the current state and the approach to the construction of 4WS vehicles have been discussed. The whole of theoretical issues related to the control of the car direction (including elements related to mathematical modelling and simulation studies of the vehicle motion, issues of synthesis and analysis of the 4WS control algorithms) were presented systemically. The presented collection of literature is based on a rather extensive review relating to 4WS cars and on considerations shaping the concept of development of the topic of control algorithms in 4WS cars. A preliminary concept of control in autonomous cars is also presented and will be explain what type of road manoeuvres it is going to analyse. The authors have also shown an example of the computational apparatus used.
Tekst w języku angielskim
This paper presents a vibration analysis method and an example of its application to evaluate the influence of mass parameters on torsional vibration frequencies in the steering system of a motorcycle. The purpose of this paper is to analyze to what extent vibration frequencies can change during their daily operation. These changes are largely due to the ratio of vehicle weight to driver and load. The complex dynamics make it very difficult to conduct research using simple models. It is difficult to observe the influence of individual parameters because they are strongly interrelated. This paper provides a description of the vibration analysis method, and the results are presented in the form of Bode diagrams and tables. On this basis, it was found that the driver, deciding on the way of using the vehicle and introducing modifications in it, influences the resonant frequencies of the steering system. Typical exploitation factors, on the other hand, do not cause significant changes, although they may contribute to increasing the sensitivity of the system to vibrations. The conducted analysis also showed some nonlinear changes in the dynamics of the system with linear changes of the parameter values.
Tekst w języku angielskim
Strongly nonlinear phenomena are attributes of suspension system dynamics of vehicles operated at high dynamic loads and high speeds. The causes of these phenomena are backlasches and dry friction in the mechanisms, detachments of the wheel from the roadway, impacts on the bumper elements, etc. It is well known that modelling of strong nonlinear phenomena can be based on a piecewise linear approach. To simplify the mathematical description of such phenomena, Zardecki developed special luz(…) and tar(…) projections. These piecewise-linear projections have a surprisingly simple mathematical apparatus that enables analytical operations (eg. reductions) for differential and algebraic equations and inclusions with non-smooth nonlinearities, and simplifies numerical simulations. The application of this method to model and simulation studies of the dynamics of the car steering system (including freeplay and stick-slip processes) have been reported in several authorial articles. This article presents examples related to suspension system dynamics.
Tekst w języku angielskim
Artykuł ma charakter przeglądowy i skupia się na problematyce sterowania samochodami 4WS (z czterema kołami skrętnymi). Przedstawiono najważniejsze idee dotyczące sterowania w pojazdach czterokołowych, rozwój historyczny, stan dzisiejszy i perspektywy konstrukcji samochodów 4WS. Omówiono w ujęciu systemowym całokształt zagadnień teoretycznych dotyczących sterowania kierunkiem ruchu pojazdu (w tym kwestie związane z modelowaniem matematycznym i badaniami symulacyjnymi ruchu pojazdu, kwestie syntezy i analizy algorytmów sterowania 4WS). Prezentowane studium oparte jest na dość bogatym przeglądzie literaturowym dotyczącym samochodów 4WS oraz na przemyśleniach kształtujących koncepcję rozprawy doktorskiej poświęconej algorytmom sterowania w samochodach 4WS.
Tekst w języku polskim i angielskim
"Drgania skrętne w układzie kierowniczym i inne osobliwości dynamiczne występujące w ruchu motocykla stanowią istotny problem w zakresie bezpieczeństwa motocyklistów. Przekonał się o tym autor tej rozprawy, który w 2014 roku doświadczył wypadku prowadząc motocykl Yamaha YZF R6 z 2006 r.
Do wypadku doszło w słoneczny dzień na suchej nawierzchni na drodze ekspresowej S8. Jadąc drogą Poznańską w kierunku Warszawy, autor chciał zjechać na drogę S8 w kierunku Bemowa. Wjeżdżając na wiadukt łagodnym łukiem i pochylając motocykl, za wcześnie podjął decyzję o wyprostowaniu go, w wyniku czego siła odśrodkowa wyniosła go na równoległy pas jezdni, po którym poruszał się autobus. Kierowca autobusu gwałtownie skręcił w lewo, na skutek czego doszło tylko do zderzenia bocznego pojazdów. Zaburzenie ruchu powstałe na skutek zderzenia spowodowało na tyle silne oddziaływanie, że przeciwdziałanie jemu było niemożliwe. To z kolei wywołało silny obrót kierownicy i gwałtowną zmianę kierunku jazdy, a w konsekwencji utratę kontroli nad pojazdem i wywrócenie go. Motocykl sunął jeszcze kilkadziesiąt metrów, a tuż za nim jego kierowca. Dzięki temu, że autor ubrany był w pełny skórzany kombinezon oraz odpowiednie buty, rękawice i kask, całe zdarzenie skończyło się zaledwie stłuczeniami. Można przypuszczać, że jeśli w układzie znalazłby się odpowiedni tłumik drgań skrętnych, to zaburzenie takie mogłoby nie spowodować na tyle istotnej zmiany kąta skrętu, a przez to i utraty panowania nad pojazdem.
Przykład ten doskonale pokazuje, jak niewiele trzeba, aby doszło do wypadku motocyklisty oraz że zazwyczaj kończy się on upadkiem, który może być groźny w skutkach. Podobne doświadczenia, a nierzadko nawet znacznie poważniejsze opisywane są przez innych motocyklistów. Odnosząc się do informacji, jakie można pozyskać ze źródeł internetowych, okazuje się, że mimo rozwoju konstrukcji motocykli oraz stosowania coraz lepszych materiałów konstrukcyjnych procesy dynamiczne w motocyklach wciąż stanowią problem eksploatacyjny i badawczo-konstrukcyjny. Potwierdzają to zarówno treści zamieszczane na forach internetowych, jak i filmy dokumentujące takie zdarzenia. Informacje na temat drgań wskazują także, że stosunkowo bezpiecznymi są motocykle charakteryzujące się znacznym pochyleniem układu kierowniczego, a to pozwala przypuszczać, że odpowiednia geometria układu kierowniczego wpływa korzystnie na tłumienie drgań.
Zaburzenia ruchu ustalonego powodujące drgania nie są rzadkością. Do ich zaistnienia niejednokrotnie przyczyniają się sami kierujący motocyklem. Bywa, też że kierowca traci panowanie nad pojazdem w wyniku oddziaływań nierówności nawierzchni generujących silnie impulsy na koło i wywołujące silne drgania. Mogą powstawać też długotrwałe, choć niewielkie drgania, które przyczyniają się do zmniejszenia bezpieczeństwa, co może wynikać z chwilowych zaburzeń percepcji oraz negatywnego samopoczucia w wyniku ich oddziaływania. Warto dodać, że w wielu przypadkach obserwowane drgania są błędnie nazywane przez użytkowników motocykli (zwykle jako drgania shimmy).
Już na podstawie wstępnej analizy problemu można wysnuć wnioski, iż kluczem do zagadnienia dynamiki ruchu (a w szczególności drgań) są problemy dotyczące konstrukcji motocykla. Panaceum na rozwiązanie tych problemów jest poprawa konstrukcji motocykla oraz wprowadzenie dodatkowych opartych na mechatronice układów (w tym zwłaszcza tłumików drgań), które mają wspomóc motocyklistę w bezpiecznym prowadzeniu pojazdu. Zainteresowania autora z obszaru dynamiki ruchu pojazdów skłoniły go do podjęcia głębszych studiów na temat możliwości ograniczenia drgań skrętnych w układzie kierowniczym motocykla.
Torsional vibrations in motorcycles steering systems are especially evident operated at high dynamic loads and high speeds. Then as a result of mechanical wear, freeplay and friction non-linear dynamical effects are noticeable. The vibrations generated in the motorcycle steering system in the presence of freeplay and friction phenomena have a strong non-linear nature because of stick-slip processes. Due to the threshold character of these nonlinearities and the variability of the model structure, simulation-type investigations of such vibrations are difficult and still require extensive research.
For solution these difficult problems, special methods of modeling and special methods of simulation analysis have been applied. The luz(…) and tar(…) projections with their original mathematical apparatus give new facilities for modeling and analysis strong non-linear vibrations. Among other, they can be used for synthesis substitutive formulas expressing time lag phenomena in such systems, they are very useful also when the model of the system is reduced parametrically. Application of Lissajou portraits and Poincare maps seems to be attractive methods not only for visualization of the non-linear vibrations, but also effective methods for analysis these spectacular signals what has been done in a simulation software.
The elaborated method of simulation-based analysis of non-linear vibrations is illustrated by examples that deal with parametric sensitivity studies of non-linear dynamical systems with inclusion of freeplay and friction (with stiction) phenomena.
Tekst w języku angielskim
W pracy prezentowana jest metoda analizy drgań wykorzystująca odwzorowania przebiegów czasowych na tzw. płaszczyźnie fazowej i dla przypadku drgań swobodnych są to klasyczne portrety fazowe. W przypadku drgań wymuszonych przebiegami sinusoidalnie zmiennymi są to zobrazowania typu figury Lissajous oraz ich stroboskopowe rozwinięcia do tzw. map Poincare. W celu prezentacji proponowanej metody badawczej relacjonowane są analizy drgań swobodnych i wymuszonych dotyczące układu zbliżonego do układu kierowniczego (UK) motocykla modelowanego i symulowanego w środowisku Matlab-Simulink, z uwzględnieniem procesów stick-slip. Wyniki obliczeń obrazują nie tylko istotę metody analizy drgań na płaszczyźnie fazowej, ale także wpływ wybranych parametrów modelu (tu dotyczących luzu i tarcia), a także zakłóceń pomiarowych na wyniki zobrazowań. Prezentowana metoda analizy stanowi alternatywne rozwiązanie względem klasycznych analiz widmowych.
Tekst w języku polskimTekst w języku angielskim
Bezpieczeństwo osób jadących mikrobusem to bardzo złożone zagadnienie, w którym rolę decydującą wypełniają: struktura nośna pojazdu, fotele i środki indywidualnej ochrony. Dążenie do przewożenia jak największej liczby osób powoduje, że między fotelami jest bardzo mała odległość. Blisko położone fotele mogą być źródłem zagrożenia dla pasażerów. Na podstawie analizy wyników badań eksperymentalnych zbudowano model komputerowy, złożony z wycinka podłogi pojazdu, foteli i manekinów. Zastosowano fotele zintegrowane z pasami bezpieczeństwa. Są to fotele ze szkieletem o wysokiej sztywności, koniecznej do przenoszenia m. in. dużej siły naporu torsu (w czasie wypadku) na taśmę pasa ramieniowego, która obciąża górny punkt jej mocowania do oparcia fotela. Rozważa się czołowe uderzenie mikrobusu w przeszkodę z prędkością od 20 do 70 km/h. Analizie poddano ruch i obciążenia dynamiczne manekina pomiarowego, który odpowiada 50-centylowemu mężczyźnie (manekin Hybrid III). Pod uwagę brano realizacje obciążeń dynamicznych, pochodzących od sił bezwładności oraz reakcji od taśmy 3-punktowego pasa bezpieczeństwa. Uwagę zwrócono na wartości ekstremalne obciążeń, działających na głowę, szyję i tors podczas uderzenia głowy w oparcie fotela poprzedzającego, w kulminacyjnej fazie uderzenia pojazdu w przeszkodę. Obliczono wartości wskaźników biomechanicznych HIC, ThAC, Nij i FAC oraz wskaźnika ryzyka obrażeń.
Tekst w języku angielskim
Znajdujące się w Instytucie Pojazdów Mechanicznych i Transportu WAT stanowisko do badań dynamicznych ogumienia poddano modernizacji stosując do tego platformę kontrolno-pomiarową CompactRIO i środowisko LabVIEW. W komunikacie opisano podstawowe funkcje jakie można realizować podczas obsługi stanowiska do badania ogumienia średniego i dużego rozmiaru.
Tekst w języku polskimTekst w języku angielskim
Drgania skrętne występujące w układzie kierowniczym stanowią istotny problem dla bezpieczeństwa użytkownika motocykla. Drgania te są szczególnie widoczne w motocyklach eksploatowanych przy dużych obciążeniach dynamicznych. Wówczas to, na skutek zużycia mechanicznego znacząco objawia się wpływ luzu i tarcia. Drgania generowane w układzie kierowniczym motocykla w obecności luzu i tarcia mają osobliwy nieliniowy charakter procesów stick-slip. Z uwagi na progowy charakter nieliniowości związanych z luzem i tarciem oraz zmienność struktury modelu, realizacja symulacji takich układów jest trudna i wymagająca rozległych badań wstępnych. W niniejszej pracy relacjonowane są testy symulacyjne drgań skrętnych występujących w uproszczonym zastępczym modelu układu kierowniczego (wahadło torsyjne). Podany jest model matematyczny układu, w tym także oryginalny sposób generowania wymuszeń zewnętrznych. Przedstawione jest oprogramowanie w środowisku Matlab-Simulink. Badany jest wpływ procedur obliczeniowych na wyniki symulacji, w tym: wpływ sposobu implementacji modelu stick-slip w programie symulacyjnym, wpływ rodzaju zastosowanych algorytmów całkowania równań różniczkowych, a także wpływ zadawanych parametrów numerycznych.
Tekst w języku polskim
W tym artykule przedstawiono model uproszczonego sterowania mechanizmem różnicowym międzyosiowym. Praca ta zawiera pełne opracowanie modelu, w którego skład wchodzą: równania opisujące pojazd, struktura modelu, wartości oraz parametry wykorzystane w trakcie symulacji. Wszystkie wspomniane wyżej części, pozwalają na rozbudowanie już istniejącego modelu, przez co nie jest konieczne tworzenie go od początku. Przedstawiono szczegółowe równania, wg których realizowano model symulacyjny wraz z uproszczonym schematem blokowym obrazującym strukturę modelu. Pełną strukturę modelu zamieszczono w załączniku. Następnie opisano koncepcję uproszczonego układu sterowania rozdziałem momentu, który stanowić będzie dalej podstawę modelu symulacyjnego. Działanie układu przedstawione jest poprzez jego model symulacyjny zrealizowany w programie Matlab Simulink. Model odnosi się do ruchu prostoliniowego, w różnych warunkach drogowych i przy zastosowaniu sterowania mechanizmem różnicowym międzyosiowym. W dalszej części podane są parametry oraz dane użyte w modelu, zaś rozdział piąty zawiera przykładowe przebiegi zmiennych modelu wraz z ich krótkim opisem. Ostatnie dwa punkty stanowią syntetyczne wnioski oraz literatura.
Tekst w języku polskimTekst w języku angielskim
Wyszukiwarka