Symulacyjne i eksperymentalne badania adaptacyjnego sterowania tłumieniem zawieszenia w zależności od częstotliwości sinusoidalnego wymuszenia kinematycznego

A concept of adaptive suspension damping control, depending on the frequency of a sinusoidal kinematic input, has been described. This control is based on the relation between the gain function of the suspension system frequency response and the damping rate and input frequency. Due to this relation, the gain function attains its minimum values for either the strongest or the weakest damping, depending on specific input frequency bands. Appropriate changes in the damping level make it possible to obtain a curve representing the minimum gain function values that would be a combination of segments of frequency response gain curves determined for the lowest and highest damping levels available. An idea of this concept, an algorithm of its practical implementation, and results of testing an application of this concept to a mathematical quarter-car suspension model and of using this application to control changes in the damping level of a physical quarter-car suspension model coupled with an electrohydraulic vibrator have been presented. A technical implementation of this control concept revealed considerable importance of the sub-algorithm used to identify the input frequency; a unique solution for the construction of this sub-algorithm has been proposed. The results obtained from the tests carried out have confirmed the control concept adopted to be reasonable. The research works carried out have revealed detailed problem areas related to choosing in practice the control criterion that would influence the selection of the damping switching points.W artykule przedstawiono koncepcję adaptacyjnego sterowania tłumieniem w zawieszeniu, którego celem jest minimalizacja funkcji wzmocnienia zawieszenia w zależności od częstotliwości sinusoidalnego wymuszenia kinematycznego. Sterowanie to oparte jest na zależności przebiegu funkcji wzmocnienia odpowiedzi układu zawieszenia od wartości tłumienia oraz częstotliwości wymuszenia. Relacja ta powoduje, że w zależności od przedziałów częstotliwości wymuszenia, wartości funkcji wzmocnienia osiągają swoje najmniejsze wartości raz dla tłumienia największego, a raz dla najmniejszego. Odpowiednia zmiana poziomu tłumienia pozwala uzyskać minimum przebiegu funkcji wzmocnienia łączącego jej fragmenty dla najmniejszego i największego dostępnego poziomu tłumienia. W artykule przedstawiono ideę omawianej koncepcji, algorytm jej praktycznej realizacji oraz wyniki badań jego zastosowania w modelu matematycznym zawieszenia ćwiartki samochodu oraz wykorzystania go do sterowania zmianą poziomu tłumienia fizycznego modelu zawieszenia ćwiartki samochodu współpracującego z elektrohydraulicznym wzbudnikiem drgań. Techniczna realizacja koncepcji sterowania wykazała istotne znaczenie składowego algorytmu rozpoznawania częstotliwości wymuszenia, dla którego zaproponowano autorskie rozwiązanie. Uzyskane w efekcie przeprowadzonych badań wyniki potwierdzają słuszność przyjętej koncepcji sterowania, a prowadzone prace badawcze ujawniły szczegółowe obszary problemowe związane z aktualnym wyborem kryterium sterowania, wpływającym na dobór punktów przełączania tłumienia

Eksperymentalne wyznaczanie charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych zawieszenia na stanowiskach elektrohydraulicznych - metodyka badań i przetwarzania wyników

The paper presents the use of magnitude-frequency properties and practically based experimental methods which have been applied to determine them with an electrohydraulic vibration excitator. The possibility to usethese characteristics for linear mathematic models was described along with the manner to estimate dynamic characteristics based on the measurements of excitation and response of a physical object. The construction and control of a electrohydraulic vibration excitator is presented in brief and some basic information about the Remote Parameter Control method is also given. Measurement issues related to obtaining valuable signals have been presented with the focus on fundamental relations between the values of displacements and accelerations in various ranges of frequencies and some advice concerning the preparation of signal of test excitation were formulated. The process of measuring signal processing in order to estimate a power spectral density and then, based on thess results, the magnitude characteristics of a suspension is also presented. Differences in results obtained during computer simulation for linear model and for possibilities to use presented method in various areas of vehicle dynamics testing were highlighted.W artykule przedstawiono zastosowanie do oceny dynamiki zawieszenia charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych wraz ze zrealizowaną w praktyce metodyką wyznaczania w sposób eksperymentalny tych charakterystyk z wykorzystaniem stanowisk elektrohydraulicznych. Omówiono możliwość wyznaczenia tych charakterystyk dla liniowych modeli matematycznych, a następnie omówiono sposób estymacji charakterystyk dynamicznych na podstawie pomiarów wymuszenia i odpowiedzi dla obiektu fizycznego. Zaprezentowano krótko budowę i sposób sterowania elektrohydraulicznych wzbudników drgań oraz podano podstawowe informacje na temat metody Remote Parameter Control. Przedstawiono problemy pomiarowe związane z uzyskaniem wartościowych sygnałów, zwrócono uwagę na podstawowe zależności pomiędzy wartościami przemieszczeń i przyspieszeń w rożnych zakresach częstotliwości i wynikających z tego wskazówek w zakresie przygotowania sygnału testowego wymuszenia. Przedstawiono proces przetwarzania sygnałów pomiarowych w celu uzyskania przebiegów gęstości widmowych mocy mierzonych sygnałów, a następnie na ich podstawie oszacowania charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych dla testowego zawieszenia. Zwrócono uwagę na różnice w stosunku do wyników uzyskiwanych w symulacji komputerowej dla modelu liniowego oraz na możliwości wykorzystania przedstawionej metody w różnych obszarach badań dynamiki pojazdów

Parametry tłumienia zawieszenia samochodu osobowego wyposażonego w amortyzatory półaktywne z zaworem obejściowym

The paper presents results of experimental tests of characteristics of semi-active dampers with by-pass valve and results of calculations evaluating suspension damping ratio taking into consideration also installation ratio and vehicle sprung mass changes. The asymmetry of damper characteristic is also investigated and changes in damper damping coefficients versus damper velocity. The papers also compares these values of passive damper used in this car with tested semi-active damper.Artykuł prezentuje wyniki badań eksperymentalnych amortyzatorów półaktywnych z zaworem obejściowym, a także wyniki obliczeń oszacowujących bezwymiarowy współczynnik tłumienia zawieszenia z uwzględnieniem przełożenia kinematycznego zawieszenia oraz zmian masy resorowanej pojazdu. Rozpatrzono także asymetrię charakterystyki amortyzatora oraz zmiany współczynnika tłumienia amortyzatora w funkcji prędkości jego pracy. Artykuł porównuje także te wartości dla amortyzatora pasywnego używanego w tym samochodzie z amortyzatorem półaktywnym

Celowość wykorzystania i problematyka sterowania hamulca ciernego na stanowisku do symulacji odtwarzającej dynamiki układu napędowego

The paper briefly presents the implementation of a concept of a test bench simulation reproducing the drivetrain dynamics of passenger car equipped with automatic transmission. It was performed with a test bench which used the flywheel and two brakes, i.e. friction disk brake and eddy current brake, in order to simulate drag forces reduced to drive shaft. The purposefulness of friction brake application was described in more detail and some principles of parameter selection as well as control actuation system were also presented. Some problems characteristic of friction brake torque automatic control were discussed. Problems related to long actuation delay time and variations of brake torque with variations of brake speed and temperature were discussed as well as methods to solve them with the use of suitable algorithm for open loop torque control. The algorithm was based on forecasting of the required flywheel deceleration and on predefined levels of actuation for phases of vehicle stopping. The final part of the paper presented an exemplary result of the control within the built test bench for a recorded time history of road test drive.W artykule została przedstawiona krótko zrealizowana praktycznie koncepcja stanowiskowej symulacji odtwarzającej dynamiki układu napędowego samochodu osobowego z automatyczną skrzynią biegów. Symulacja ta zrealizowana została na stanowisku, w którym do symulacji oporów ruchu samochodu, zredukowanych do wału napędowego, wykorzystano koło zamachowe oraz dwa hamulce - cierny tarczowy i elektrowirowy. Bardziej szczegółowo została opisana celowość wykorzystania hamulca tarczowego wraz z opisem zasad doboru jego parametrów oraz omówieniem zastosowanego układu wykonawczego sterowania tym hamulcem. Omówiono także specyficzne dla hamulca tarczowego problemy związane ze sterowaniem tym hamulcem w sposób automatyczny. Przedstawiono problemy związane z długim czasem uruchamiania oraz zmiennością momentu tarcia, powodowaną zmianami współczynnika tarcia wraz z prędkością obrotową tarcz i ich temperaturą. Zaprezentowano zastosowane metody ich rozwiązania poprzez odpowiedni algorytm sterowania momentem w układzie otwartym, na podstawie prognozowania wymaganego opóźnienia oraz wykorzystania predefiniowanych poziomów wysterowania dla faz zatrzymania pojazdu. W końcowej części artykułu został zaprezentowany także przykładowy wynik realizacji tego sterowania na zbudowanym stanowisku dla wybranego przebiegu zarejestrowanych jazd testowych w ruchu ulicznym

Stanowiskowa symulacja odtwarzająca dynamiki układu napędowego samochodu z automatyczną skrzynią biegów - sterowanie i wyniki eksperymentów

The authors designed and built a test bench equipped with an engine, automatic transmission and specially designed brake torque generation subsystem to simulate road drag torque. This subsystem and engine throttle are controlled by a specially designed controller allowing to reproduce vehicle velocity time history on the base of signals of the throttle angle and vehicle velocity acquired during road tests. This controller is an integral part of the test bench and due to its functionality enables to make testing possibilities wider offering also possibility to make highly repeatable tests of dynamically changing drive train loads and controls. Significantly better signal measuring possibilities compared with road tests allow to get much more information about drive train working conditions. The paper presents the test bench design along with the methodology and principles of simulation control. Test bench control software prototyping process is described with use of tools dedicated for rapid control prototyping. The process of acquiring road test data is presented with data preparation for use with reproducing simulation. Finally the results of experimental tests of reproducing simulation are presented.Do badania dynamiki układu napędowego samochodu z automatyczną skrzynią biegów autorzy zbudowali laboratoryjne stanowisko badawcze wyposażone w silnik z automatyczną skrzynią biegów i skonstruowany specjalnie dla tego stanowiska układ generowania momentu oporów ruchu. Układ ten wraz z przepustnica są sterowane przez specjalnie opracowany sterownik pozwalający odtworzyć profil prędkości na stanowisku zgodnie z sygnałami z wcześniej wykonanych badań drogowych w postaci sygnału otwarcia przepustnicy oraz prędkości pojazdu. Sterownik ten jest więc integralną częścią stanowiska badawczego i dzięki swojej funkcjonalności pozwala znacząco zwiększyć możliwości badawcze oferując realizację powtarzalnych badań w warunkach dynamicznie zmiennych obciążeń jak i sterowań układu napędowego. Znacznie większe możliwości pomiarowe na stanowisku w porównaniu z badaniami drogowymi, pozwalają na uzyskanie większej liczby danych o badanym układzie napędowym. W artykule omówiono krótko budowę stanowiska, metodykę i podstawy sterowania symulacją. Opisano wykorzystanie narzędzi szybkiego prototypowania sterowników w procesie przygotowania oprogramowania sterownika symulacji. Przedstawiono także sposób zbierania i przygotowania danych do symulacji. Przedstawiono wyniki badań weryfikacyjnych oraz środowisko sterowania symulacją

Wpływ zmian tłumienia na pionowe dynamiczne obciążenia kół - badania eksperymentalne

In this paper the results of tests of vertical dynamic wheel loads due to changes in suspension damping level are presented. The changes in damping level were performed using semi-active shock absorbers with by-pass valve. The article presents suspension goals, the definition of dynamic loads of vehicle wheel, testing methods with the information on the used apparatus and sensors. In the end the results are presented, interpreted and compared with other researchers' results.W artykule przedstawiono wyniki badań pionowych dynamicznych obciążeń kół w zależności od zmian poziomu tłumienia zawieszenia dokonywanych z wykorzystaniem amortyzatorów o zmiennym w sposób ciągly tłumieniu, realizowanym za pomocą zaworów obejściowych. Artykuł przedstawia kolejno zadania zawieszenia, definicje obciążeń dynamicznych kół samochodu, metodykę badań i zastosowane stanowisko badawcze oraz czujniki. W końcowej części artykułu przedstawiono wyniki badań, zinterpretowano je i porównano z wynikami uzyskanymi przez innych badaczy

Methodology and results of tests of some adjustable shock absorbers with use of real time system

Dostępne na rynku amortyzatory o regulowanej w czasie rzeczywistym charakterystyce tłumienia różnią się zarówno co do istoty funkcjonowania, jak i co do bardziej szczegółowych cech funkcjonalnych. W artykule przedstawiono możliwe do zastosowania typy takich amortyzatorów omawiając budowę i funkcjonowanie zarówno amortyzatorów magnetoreologicznych, jak i amor.tyzatorów wykorzystujących regulację przy pomocy zaworów proporcjonalnych. Dla wybranych amortyzatorów, omówiono sposób sterowania zaworem oraz przedstawiono metodykę i wyniki badań charakterystyk pracy wybranych konstrukcji. Badania wykonano przy użyciu stanowiska do badań amortyzatorów wymontowanych z pojazdu przy wyposażeniu go w układ sterowania pracą amortyzatora w czasie rzeczywistym oraz system pomiaru parametrów pracy amortyzatora. Do wykonania badan pozwalających określić charakterystyki sterowania amortyzatorów, ich odpowiedzi skokowe, czułość i wpływ prędkości pracy i skoku amortyzatora na jakość sterownia zostały wykorzystane procedury sterujące opracowane w środowisku Matlab/Simulink i zaimplementowane w systemie prototypowania sterowników czasu rzeczywistego. Wykonano również badania wpływu różnych wariantów parametrów sygnałów sterujących na jakość sterowania. Uzyskane wyniki wraz z analizą ich znaczenia dla budowy systemów zawieszeń półaktywnych zostały przedstawione w końcowej części pracy. Omówiono również wnioski dotyczące samej metodyki badawczej.In this paper some types of real time adjustable shock absorbers construction is presented. The way of control for two types of such a shock absorbers and the methodology of measuring shock absorbers characteristic are described. The measurements were performed using conventional damper tester and control software on real time platform used also for data acquisition. Some procedures written in Matlab and Simulink were used for control and data processing for estimation of step response of current and force signals for input control signal, and of course for damper characteristic - force vs. deflection and force vs. velocity. The results are presented in the last part of paper with some conclusion concerning the measurements methodology

Mistakes in evaluating damping ability of shock absorbers in testing with use of EUSAMA method

W artykule został poruszony problem wpływu niewłaściwego przygotowania wstępnego samochodu do stanowiskowego badania sprawności amortyzatorów na ocenę wyników, przy badaniu z wykorzystaniem wskaźnika EUSAMA. Celem jest zwrócenie uwagi na bardzo istotny i niedoceniany aspekt badania sprawności zawieszenia, które w bezpośredni sposób wpływa na bezpieczeństwo ruchu, jakim jest wstępne sprawdzenie ciśnienia w ogumieniu oraz właściwe obciążenie pojazdu. Na wstępie przedstawiono metody badania sprawności amortyzatorów z szerszym omówieniem metody EUSAMA. Jako obiekt badawczy zastosowano samochód osobowy marki Ford Escort. Do określenia wpływu obu parametrów na wynik badania stworzono model matematyczny, dla którego wykonano identyfikację parametrów równań oraz zweryfikowano poprawność jego działania na stanowisku badawczym. Przeprowadzono analizę otrzymanych wyników i określono charakterystyki zależności ciśnienia w ogumieniu i obciążenia w funkcji sprawności amortyzatorów oraz ich korelację z rzeczywistym ich stanem.This paper presents some experiments on testing the influence of tire pressures levels and body mass on evaluating shock absorbers damping performance with use of EUSAMA method. This method giving adhesion result is an indicator of overall suspension condition, not exactly shock absorber. Thus other parameters can influence damping evaluation result. This paper presents such influence of tire pressure and body mass. Article shows that EUSAM method has disadvantages and needs special attention with evaluating shock absorbers damping ability on EUSAMA adhesion result base

The problem of vehicle load changes in vehicle suspension damping ratio choice

W artykule przedstawiono studium wpływu zmienności obciążenia eksploatacyjnego pojazdów na rzeczywistą wartość bezwymiarowego współczynnika tłumienia zawieszenia oraz jego wpływ na zmiany charakterystyki zachowania się pojazdu w zakresie komfortu, jak i bezpieczeństwa w zakresie potencjału siły przyczepności. Pokazano wyniki analizy obliczeniowej dla zawieszenia o stałym współczynniku sztywności (zawieszenie o metalowych elementach sprężystych) oraz o stałej częstości drgań własnych (zawieszenie pneumatyczne o regulowanej wysokości). Analizę przeprowadzono dla samochodu osobowego oraz ciężarowego. Na podstawie uzyskanych wniosków zaproponowano koncepcję strategii adaptacyjnej regulacji tłumienia w zawieszeniu w zależności od aktualnego obciążenia pojazdu. Przedstawiono także wnioski co do zakresu zmienności charakterystyk tłumienia wynikających z potrzeb tej strategii regulacji tłumienia.This paper presents the study of influence of vehicle load variations on actual value of damping ratio and its influence on changes in transmissibility's functions in area of comfort and safety. Transmissibility functions are presented for suspension with constant value of suspension stiffness coefficient and damping coefficient and also for suspension with constant value of bounce natural frequency and constant damping coefficient. Analysis was made for passenger and commercial vehicles. On the basis of this analysis some idea of control algorithm concerning in vehicle load is presented and the limits of necessary damping ratio levels

Parameters of the car's brakes work in real operation condition

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów i analizy statystycznej zmiennych charakteryzujących proces hamowania i pracę układu hamulcowego samochodu osobowego w zróżnicowanych warunkach eksploatacji. W części wstępnej przedstawiono system pomiarowy umożliwiający pomiary parametrów pracy układu hamulcowego podczas eksploatacji. Omówiono metodykę pomiaru i wyznaczania takich wielkości jak temperatura tarcz, naciski jednostkowe i prędkość poślizgu na styku tarczy i klocka hamulcowego, ciśnienie hamowania, prędkość pojazdu i jego przyspieszenie wzdłużne. Eksploatacyjne warunki pracy objęły jazdę w ruchu miejskim, jazdę pozamiejską oraz autostradową. Na podstawie wykonanych pomiarów opracowano histogramy wartości mierzonych. Określono na podstawie uzyskanych wyników typowe przyrosty temperatury podczas pojedynczego hamowania w poszczególnych warunkach, oraz przeanalizowano przebiegi zmian temperatury podczas chłodzenia tarcz hamulcowych. Uogólniono zakresy typowych wartości badanych parametrów dla poszczególnych warunków eksploatacji i porównano je z wartościami charakterystycznymi dla hamowań awaryjnych, które można uznać za wartości maksymalne.The article presents the results of measurements and statistical analysis of the variables characterizing the braking process and the work of the car's braking system in diversified operating conditions. The introductory part presents a measuring system that allows measurements of brake system operation parameters during operation. Discussed are the methodology for measuring and determining such values as the temperature of the discs, unit pressures and the slip speed at the contact of the disc and brake pad, braking pressure, vehicle speed and its longitudinal acceleration. Operational working conditions included urban driving, extraurban and motorway driving. Based on the measurements made, histograms of measured values were developed. On the basis of the obtained results, typical temperature gains during a single braking in individual conditions were determined and the course of temperature changes during cooling of the brake discs was analyzed. The ranges of typical values of the tested parameters for individual operating conditions were generalized and compared with the values characteristic for emergency braking, which can be considered as maximum values