ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ В КОМАНДНОМ РЕЖИМЕ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ АГРЕГАТОМ АВТОМОБИЛЯ

The paper presents a schematic diagram of the powertrain automated control system based on dry friction clutch and manual gearbox. Mechatronic system has a modular configuration and allows to make the vehicle starting-up, low speed maneuvering and command or automatic gearshifting. Diesel engine, clutch and 10-step gearbox control is carried out at all movement modes by electronic modules when affected on mode selector, accelerator pedal and, if necessary, on brake pedal. Data exchange between electronic units is carried by SAE-J1939 protocol with a transmission rate of 250 kbit/s. Change in diesel fuel supply, clutch engagement and gearshifting take place automatically as a result of pneumatic power actuator operation by a signal from the controller to the corresponding solenoid valve or a combination thereof.Presents the results of semi-natural experiment on research of gear shifting process in the command mode of powertrain control. Transient gearshift oscillograms with various control algorithm structure have been given in the paper. The paper contains a ^iT^rative analysis of the oscillograma and a conclusion on expediency of gear shifting automation. A graphic representation of the semi-natural experiment results has been performed with the help of CoDeSys V2.3-visualization facilities.Приведена принципиальная схема автоматизированной системы управления силовым агрегатом на базе сухого фрикционного сцепления и механической коробки передач. Мехатронная система имеет модульную компоновку и позволяет осуществлять трогание автомобиля с места, маневрирование с низкими скоростями, переключение передач в командном и автоматическом режимах. Управление дизельным двигателем, сцеплением и десятиступенчатой коробкой передач на всех режимах движения осуществляется контроллерами при воздействии на селектор режимов движения, педаль акселератора, а по необходимости - и на педаль тормоза. Обмен данными между электронными блоками осуществляется по протоколу SAE-J1939 со скоростью передачи 250 кбит/с. Изменение топливоподачи дизельного двигателя, включение-выключение сцепления и переключение ступеней в коробке происходят автоматически в результате срабатывания пневматических силовых исполнительных механизмов при подаче сигнала от контроллера на соответствующий электромагнитный клапан или их комбинацию.Показаны результаты полунатурного эксперимента по исследованию процесса переключения передач в командном режиме управления силовым агрегатом. Представлены осциллограммы переходного процесса с различной структурой алгоритма управления. Приведен их сравнительный анализ и дано заключение о целесообразности автоматизации процесса переключения. Графическое оформление результатов полунатурного эксперимента производили с помощью средств визуализации CoDeSys V2.3

Исследование влияния частоты ШИМ-сигнала на диапазон управления исполнительным механизмом сцепления

To ensure quality clutch engagement in automatic mode during starting and maneuvering the control range of clutch actuator has to be maximum wide. It depends on the consistency of the actuator geometric parameters, solenoid valve characteristic, controller output stage and PWM frequency. In addition to electronic control the driver must be able to ma­ nually operate the clutch in emergency. That’s why clutch must have two independent control circuits. The objective of this study was to develop clutch automated drive with a duplicate circuit and research the influence of the PWM frequency to the control range of pneumatically actuated friction clutch.Для обеспечения качественного управления фрикционным сцеплением в автоматическом режиме при трогании с места или маневрировании диапазон управления исполнительным механизмом сцепления должен быть максимально широким. Он зависит от согласованности геометрических параметров исполнительного механизма, характеристики электромагнитного клапана, выходного каскада контроллера и частоты ШИМ-сигнала. Кроме того, в аварийной ситуации водитель должен иметь возможность управлять фрикционным сцеплением в командном режиме независимо от электроники. Поэтому фрикционное сцепление должно иметь два независимых контура управления. Цель данной статьи - разработка автоматизированного привода сцепления с дублирующим контуром и исследование влияния частоты ШИМ-сигнала на диапазон управления исполнительным механизмом сцепления

Управление пневматическим исполнительным механизмом сухого фрикционного сцепления автоматизированной механической трансмиссии на основе модулированного широтно-импульсного сигнала

To ensure quality of dry friction clutch engagement in automated mechanical transmission during vehicle starting-up and maneuvering the control range of clutch actuator has to be maximum wide. It depends on the consistency of the clutch actuator geometric parameters with the electrical characteristics of the used solenoid valves, the output stage of the controller and the PWM control signal frequency. In addition to precision electronic control the driver must be able to “manually” operate the dry friction clutch in emergency. That is why friction clutch must have two independent control circuits. The original automated drive with a duplicate pneumohydraulic circuit for the friction clutch is presented in the paper, as well as the research results of the PWM frequency influence on operating range of the clutch pneumatic actuator. The research was based on the analysis of semi-natural experiment for assessing the functional performance of the designed automated mechatronic control system for the truck mechanical transmission. Ecomat R360 controllers were used as a hardware base of the test bench information control system. The developed software for the controller with one-parameter feedback on the clutch release lever movement allows to provide the PWM signal of varying duty ratio to the proportional solenoid valve of the automated drive. A graphical representation of the research results was performed with visualization possibilities of CoDeSys V2.3. During the semi-natural experiment, the polynomial dependence between variation of the clutch actuator control range and the generated PWM signal frequency in the range up to 400 Hz was revealed as well as practical recommendations on the choice of the optimum PWM signal frequency are also given in activity. The research results can be used in an adaptive control algorithm for automated mechanical transmission of trucks and road trains to ensure precise control of the clutch actuator in the starting-up and maneuvering processes.Для обеспечения качества включения сухого фрикционного сцепления в автоматизированной механической трансмиссии в процессе трогания транспортного средства с места и маневрирования диапазон управления исполнительным механизмом сцепления должен быть максимально широким. Ширина диапазона зависит от согласованности геометрических параметров исполнительного механизма сцепления с электрическими характеристиками используемых электромагнитных клапанов, выходным каскадом контроллера и частотой управляющего ШИМ-сигнала. Помимо прецизионного электронного управления водитель должен иметь возможность «вручную» управлять сухим фрикционным сцеплением в аварийной ситуации, вследствие чего последнее должно иметь два независимых контура управления. В статье представлены оригинальный автоматизированный привод фрикционного сцепления с дублирующим пневмогидравлическим контуром, а также результаты исследования влияния частоты ШИМ-сигнала на рабочий диапазон управления пневматическим исполнительным механизмом сцепления. Исследования базировались на анализе результатов полунатурного эксперимента по оценке функциональной работоспособности спроектированной автоматизированной мехатронной системы управления механической трансмиссией грузового автомобиля. В качестве аппаратной основы информационной системы управления испытательным комплексом использовались контроллеры Ecomat R360. Разработанное программное обеспечение контроллеров с однопараметрической обратной связью по перемещению рычага выключения сцепления позволяет подавать ШИМ-сигнал переменной скважности на пропорциональный электромагнитный клапан автоматизированного привода. Графическое представление результатов исследований производилось с помощью средств визуализации CoDeSys V2.3. В ходе полунатурного эксперимента выявлена полиномиальная зависимость между изменением диапазона управления исполнительным механизмом сцепления и частотой генерируемого ШИМ-сигнала в интервале до 400 Гц, а также даны практические рекомендации по выбору оптимальной частоты модулированного широтно-импульсного сигнала. Результаты исследований могут быть использованы в адаптивном алгоритме управления автоматизированной механической трансмиссией грузовых автомобилей и автопоездов для обеспечения прецизионного управления исполнительным механизмом сцепления в процессах трогания с места и маневрирования.

Adsorption of doxorubicin on the surface of magnetically sensitive nanocomposite Fe3O4/Al2O3/С

Fe3O4/Al2O3/С nanocomposite was synthesized and characterized by a complex of physicochemical methods. The completeness of carbonization was confirmed by the method of TPD MS, and the results of TEM, EDX and changes in the values of the specific saturation magnetization proved the formation of the structure of Fe3O4/Al2O3/С by the type of core-shell. According to the results of potentiometric studies, the characteristics of acid -basic centers were quantitatively and qualitatively assessed. The adsorption of Doxorubicin (DOX) on the surface of Fe3O4/Al2O3/С was performed and the adsorption process depending on the contact time, pH of the solution and DOX concentration was studied. The experimental results of kinetic studies were analyzed for compliance with of Boyd, Morris-Weber and Elovich the theoretical models, models of pseudo-first and pseudo-second orders. Langmuir and Freundlich isotherm models were used to model adsorption processes. Under the conditions of the experiment (pH = 5) active basic centers (С = 8.46⋅10−5 mol⋅g−1, Кі = 1.296⋅10−5 (рК = 4.887)). Adsorption processes occur by a mixed diffusion mechanism, limiting processes are intraparticle diffusion and chemisorption processes of molecular and ionic forms of DOX. The highest correlation coefficient was r2 = 0.971, the correlation of theoretical and practical values of the adsorption capacity (A mg g−1) indicates the possibility of using the Freundlich model to describe the adsorption of DOX on the surface of Fe3O4/Al2O3/C. Desorption processes practically do not occur at pH 7.4 (change of value A from 30.56 to 30.12 mg g−1, which is − 1.83%), at pH 5 percent of desorbed DOX is higher − 2.88% (change in value A from 30.21 to 29.51 mg g−1)

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ

The paper deals with an efficiency estimation of automated mechanical transmission at off-line simulation stage. A simulation model of a vehicle with an automated power unit for gear change control strategy research has been developed in the paper. The paper contains a complex mathematical description of the analysis scheme. It allows adequately to react to structure reorganization and parameter change of the dynamic system at an application of external disturbances from the road and a driver. A peculiar feature of the developed software that is an opportunity of real-time modeling. This decision enables to estimate automated mechanical transmission operation at a wide spectrum of the driver’s actions. The experiment on a driving simulation of a heavy truck with 40000 kg GCW on a road climb has been carried out. The estimated values of driving on a route have been compared  during gear changes in automatic and command modes by drivers of various qualification. The paper contains conclusions about efficiency of the analyzed gear change control strategy. A strategy for improvement of automated mechanical transmission controlling algorithms has been proposed in the paper.Статья связана с оценкой эффективности АСПП на стадии проведения машинного эксперимента. Разработана имитационная модель ТС с автоматизированным силовым агрегатом для исследования законов переключения передач. Дано комплексное математическое описание расчетной схемы, позволяющее адекватно реагировать на перестройку структуры и изменение параметров динамической системы при приложении внешних возмущений со стороны дороги и водителя. Отличительная особенность созданной имитационной модели – возможность моделирования в реальном масштабе времени, что позволяет оценить работу АСПП при широком спектре воздействий со стороны водителя. Проведен эксперимент по моделированию движения автопоезда полной массой 40 т на участке затяжного подъема. Сопоставлены оценочные показатели движения на участке при переключении в командном режиме водителями разной квалификации, а также в автоматическом режиме. Сделаны выводы об эффективности анализируемых законов переключения и предложена стратегия совершенствования управляющих алгоритмов АСПП

ДУПЛЕКСНЫЙ ПРИВОД ДЛЯ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СУХИМ ФРИКЦИОННЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ

 Designed duplex actuator of friction clutch provides independent operation of two control circuits by using twin-lever declutching unit of original design. The invention allows to enhance mechatronic system reliability by preserving function on clutch control in case of electronics failure,  energy carrier absence or its leakage from feeding/controlling mains. The paper provides an oscillogram that contains recording of road-train start-up process from standstill when a power plant operates in automatic mode. Such oscillogram proves operational capability of the designed automatic actuator with friction clutch.Спроектированный дуплексный привод фрикционного сцепления обеспечивает независимость работы двух контуров управления за счет использования оригинальной конструкции двухрычажного узла выключения сцепления. Изобретение позволяет повысить надежность мехатронной системы путем сохранения функции по управлению сцеплением в случае отказа электроники, отсутствия или утечки энергоносителя в питающей/управляющей магистралях. Приведена осциллограмма записи процесса трогания автопоезда с места в автоматическом режиме работы силового агрегата, что подтверждает работоспособность спроектированного автоматизированного привода фрикционного сцепления

Research of Regenerative Braking Strategy for Electric Vehicles

In the context of global energy instability caused by the transformation of global demand for energy and energy resources, one of the most important areas in the automotive industry is the development of electric vehicles. Serial production of high-tech electric vehicles with a long range contributes to the stabilization of the energy market and the sustainable development of the whole fuel-energy sector. To evaluate the possibility of optimizing the electric vehicles energy consumption, various regenerative braking strategies are discussed in the article based on the Nissan Leaf electric vehicle, which simulation model includes submodules of the traction electric motor, hybrid braking system, traction rechargeable battery and tires. In order to test the adequacy of the simulation model to reproduce the relationship between the operating parameters of electric vehicles various systems and evaluate their ability to regenerate energy during braking the simulation results were compared with the actual experimental data published by the Lab Avt research laboratory (USA). The relative error of the mathematical modeling results of the braking energy regeneration processes is 4.5 %, which indicates the adequacy of the electric vehicle simulation model and the possibility of its using as a base for research and comparison of the energy efficiency of various regenerative braking strategies. As the results of experiments have shown, the usage of the proposed control strategy of the regenerative braking maximum force allows increasing 2.14 times the energy recharging traffic to the battery as compared with the basic control strategy of fixed coefficient braking forces distribution with an increase in braking distance by 10 m. An alternative control strategy of regenerative braking optimal efficiency as compared to the basic control strategy provides a reduction in braking distance by 13.2 % at increasing by 84.4 % the amount of energy generated by the electric motor for recharging the batteries. The carried out investigations confirm the available significant potential for improving the efficiency of the electric vehicles usage by developing the control strategy and algorithms of the braking energy regeneration