Метрический синтез и управление законом движения исполнительного механизма мехатронной системы стеклоочистки автомобиля

• Автор: Тимошков, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Анализ работ по исследованию систем очистки ветрового стекла
2 Структура мехатронной системы управления стеклоочистителем
2.1 Состав мехатронной системы управления стеклоочистителем
2.2 Двигатель стеклоочистителя
2.3 Передаточный механизм стеклоочистителя (мехатронный интерфейс)
2.4 Щетки стеклоочистителя (исполнительный механизм)
2.5 Датчики системы очистки ветрового стекла
2.6 Эвристический анализ систем стеклоочистки
2.7 Постановка задач исследования
3 Анализ и синтез четырехзвенного передаточного механизма стеклоочистителя
3.1 Кинематический анализ четырехзвенного механизма
3.2 Моделирование четырехзвенных механизмов в среде БигеМесИашс«
3.3 Метрический анализ передаточного механизма стеклоочистителя
3.4 Выводы
4 Анализ процесса движения щетки по стеклу
4.1 Математическая модель движения щетки по стеклу
4.2 Влияние свойств материала на параметры трения
4.3 Определение участков визуально различимых автоколебаний при
работе системы стеклоочистки
4.4 Учет гидродинамического сопротивления при движении щетки по
стеклу
4.5 Выводы
5 Регенеративный эффект при движении щетки по стеклу и способы его преодоления
5.1 Существующие способы, информационное и программное
обеспечение управления точностью движения
5.2 Модель динамической системы с учетом регенеративного эффекта
5.3 Способы преодоления вредного влияния регенеративного эффекта.
5.4 Выводы
6 Система управления стеклоочистителем на основе виртуального контроллера
6.1 Электронный интерфейс передачи сигнала от контроллера на
электродвигатель стеклоочистителя
6.2 Подмодуль ШИМ (Pulse-wide modulator или PWM)
6.3 Основные принципы построения работы ПЛК
6.4 Концепция архитектуры контроллеров для автомобильной
промышленности
6.5 Реализация алгоритмов управления стеклоочистителем в среде
программирования ПЛК
6.6 Выводы по главе
7 Общие выводы по работе
8 Список литературы
Приложение 1. Патент на полезную модель №67530 U
Приложение 2. Кинематический анализ стеклоочистителя

Введение
Мехатроника - область науки, посвященная анализу исполнительных состояний мехатронных объектов и функционального взаимодействия механических, энергетических и информационных процессов между ними и с внешней средой, а также синтезу мехатронных объектов. С другой стороны, мехатроника - область техники, обеспечивающая полный жизненный цикл мехатронного объекта [11, 15, 28, 34, 71-73, 81].
Мехатронный объект синтезируется на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем, машин с интеллектуальным управлением их функциональными состояниями (в т.ч. движениями) [5, 20, 21, 26, 48, 106, 115, 116].
Мехатронные системы приобретают все большее значение для автомобильных промышленных технологий как для структур комплексного управления. Первыми и наиболее развитыми применениями мехатронных систем являются системы управления работой двигателя с искровым зажиганием и дизеля, систем гибридных автомобильных приводов, антиблокировочных и противобуксовочных систем, систем рулевого управления и АБЯ [35, 58, 77, 79]. Все более развивается направление внедрения мехатронных объектов в элементы системы обеспечения комфорта движения. Одним из важнейших элементов этой системы является подсистема стеклоочистки. Ее исследование и возможности оптимизации мехатронных интерфейсов является целью представленной работы.
Компоненты мехатронных систем часто имеют нелинейные характеристики и широкую полосу пропускания, поэтому значительную роль в решении задач управления играет разработка средств программного обеспечения [3, 22, 27, 95, 118-119]. Часто при разработке мехатронных систем классические процедуры анализа и проектирования заменяются и

2.7 Постановка задач исследования.
1. На основе анализа работы передаточных механизмов системы стеклоочистки провести моделирование их работы и выбрать критерии синтеза передаточного механизма стеклоочистителя.
2. Провести метрический синтез передаточного механизма стеклоочистителя.
3. Разработать математические модели фрикционных автоколебаний и регенеративного эффекта в процессе движения щетки по стеклу. Выявить конструктивные и внешние факторы, оказывающие влияние на качество очистки ветрового стекла. Дать оценку степени их влияния на работу системы.
4. Разработать алгоритмы и необходимое программное обеспечение для системы управления стеклоочисткой на основе контроллера в составе мехатронной системы комфорта автомобиля.
5. Провести моделирование предложенной подсистемы стеклоочистки и показать ее работоспособность и техническую эффективность.