Matematický model rozjezdu závodního vozidla na nezpevněném povrchu
Loading...
Date
Authors
Čech, Tomáš
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce popisuje proces návrhu diskrétního matematického modelu systému kontroly trakce v prostředí programu Simulink, pro rozjezd závodního prototypu třídy Super Buggy. Pravidla této závodní kategorie značně limitují prostředky, které je možné pro zmíněný řídící systém využít, a to hlavně v oblasti povolených senzorů. Aby systém kontroly trakce bylo možné navrhnout i s těmito omezeními, byl pro zmíněný závodní prototyp na míru vytvořen měřící systém, který byl následně využit pro sběr dat nutných k vytvoření virtuálního dvojčete závodního vozidla. To bylo, společně s na míru vytvořeným samostatným algoritmem, využito pro simulaci ideálního startu, kterého je vozidlo schopno dosáhnout. Na základě dat z této simulace byl vytvořen nový referenční model, podle kterého dokázal systém kontroly trakce regulovat vozidlo bez nutnosti využití zakázaných senzorů. Tento systém byl poté s využitím virtuálního vozidla testován, nejprve při akceleraci z místa, proti výsledkům dosažených při rozjezdu na plný plyn a několika dalších uměle vytvořených vstupních signálech na povrchu, pro který byl systém navržen. Dále byla testována nezávislost akcelerace vozidla, řízeného systémem kontroly trakce, na okmažiku přeřazení. Jako poslední byly zkoumány schopnosti fungování systému na površích s koeficienty tření jinými, než pro které byl systém navržen. V kapitole 13 a v závěru byla diskutována potenciální implementace navrženého systému, jeho celkový potenciál, nedostatky a možnosti pro další zlepšení a budoucí vývoj.
This thesis describes the process of designing a mathematical model of a launch control system in Simulink for a Super Buggy racing prototype vehicle driving on an unpaved surface. The rules of the Super Buggy class severely limit the resources allowed to be used for vehicle control, mainly in terms of sensors. To be able to design the control system even around those limitations, a bespoke measuring system was created to garner data necessary for building a virtual vehicle twin of the Super Buggy prototype. It was then used, in conjunction with a separate custom-developed algorithm, to simulate a baseline ideal acceleration run, from which more data could be obtained. This data was finally used to create a baseline for the launch control system to follow, which would eliminate the need for the sensors prohibited by the rules. This solution was tested using the virtual vehicle in terms of straight-line acceleration performance against a wide-open throttle driver input and a variety of artificial driver inputs in the surface conditions it was designed for. Furthermore, its independence of gear shift timing was tested, in addition to its performance in friction conditions different from the ones it was designed for. In chapter 13 and the conclusion, the possible future implementation of the launch control system, its overall potential and shortcomings, and the suggestions for improvements are discussed.
This thesis describes the process of designing a mathematical model of a launch control system in Simulink for a Super Buggy racing prototype vehicle driving on an unpaved surface. The rules of the Super Buggy class severely limit the resources allowed to be used for vehicle control, mainly in terms of sensors. To be able to design the control system even around those limitations, a bespoke measuring system was created to garner data necessary for building a virtual vehicle twin of the Super Buggy prototype. It was then used, in conjunction with a separate custom-developed algorithm, to simulate a baseline ideal acceleration run, from which more data could be obtained. This data was finally used to create a baseline for the launch control system to follow, which would eliminate the need for the sensors prohibited by the rules. This solution was tested using the virtual vehicle in terms of straight-line acceleration performance against a wide-open throttle driver input and a variety of artificial driver inputs in the surface conditions it was designed for. Furthermore, its independence of gear shift timing was tested, in addition to its performance in friction conditions different from the ones it was designed for. In chapter 13 and the conclusion, the possible future implementation of the launch control system, its overall potential and shortcomings, and the suggestions for improvements are discussed.
Description
Keywords
Kontrola trakce, skluz, skluzová rychlost, virtuální vozidlo, virtuální model pneumatik, řídící systém, řídící algoritmus, měřící systém, Simulink, akcelerace z místa, Launch control, slip, slip speed, virtual vehicle, virtual tire model, control system, control algorithm, measuring system, Simulink, straight-line acceleration
Citation
ČECH, T. Matematický model rozjezdu závodního vozidla na nezpevněném povrchu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Radim Dundálek, Ph.D. (člen)
Ing. Rudolf Franz, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Koláček (člen)
Date of acceptance
2024-06-17
Defence
Student seznámil komisi s výsledky závěrečné práce. Následně odpovídal na otázky oponenta.
Otázky oponenta:
1) Odkud řídicí systém získá informaci o zařazeném převodovém stupni?
Hodnocení: Zodpovězeno
2) Jsou data na obr. 79 získána z měření v průběhu celé jízdy nebo jen z vyznačených přímých úseků?
Hodnocení: Zodpovězeno
3) Byl by problém pro navržený řídicí systém, kdyby skluzová charakteristika (součinitel tření – podélný skluz) byla v celém rozsahu skluzu rostoucí (bez klesající části křivky)?
Hodnocení: Zodpovězeno
Další otázky k závěrečné práci:
4) Váš systém je určený pro kategorii autokrosu. Lze něco podobného aplikovat i pro vozidla z jiné kategorie?
Hodnocení: Zodpovězeno
5) Programování proběhlo v prostředí Simulink. Kolik prvků jste musel celých doprogramovat?
Hodnocení: Zodpovězeno
6) Jaká byla Vaše motivace pro rozpracování problematiky nad požadavky zadání?
Hodnocení: Zodpovězeno
7) Jaké by bylo srovnání systému oproti zkušenému řidiči?
Hodnocení: Zodpovězeno
8) Je tento systém přenositelný i na jiné typy vozidel?
Hodnocení: Zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení