Теоретические основы виртуально-физического моделирования в реальном времени процесса торможения колеса автомобиля

• Автор: Зотов, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ И ПРОБЛЕМА ЕГО МОДЕЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1Л Анализ особенностей торможения автомобиля как физического

процесса

1Л Л Силовые воздействия на колесо при торможении автомобиля

1.1.2 Потери механической энергии при торможении автомобиля

1.1.3 Тормозная система автомобиля

1.1.4 Характеристики колеса, влияющие на процесс торможения автомобиля

1.1.5 Характеристики дороги, влияющие на процесс торможения автомобиля

1.1.6 Этапы процесса торможения

1.2 Методы изучения физического процесса
1.2.1 Характеристика способов изучения физического процесса
1.2.2 Особенности вычислительного эксперимента и этапы его реализации
1.3 Методы счёта математической модели и факторы, влияющие на их выбор
1.3.1 Методы счёта
1.3.2 Производительность персонального компьютера (ПК)
1.3.3 Программное обеспечение ПК и язык программирования
1.3.4 Вычислительный алгоритм и его влияние на скорость счёта
1.4 Особенности математического моделирования процесса торможения автомобиля
1.4.1 Взаимодействие подсистем, определяющих процесс торможения автомобиля
1.4.2 Модульное представление подсистемы «Автомобиль»

1.4.3 Математические модели автомобиля в режиме торможения
1.5 Цель работы и задачи исследования
ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА
2.1 Модули процесса торможения автомобиля и их математическое описание
2.1.1 Математическая модель автомобильного колеса
2.1.2 Математическая модель дороги
2.1.3 Математическая модель тормозной системы
2.2 Общее уравнение движения колеса в режиме торможения по горизонтальной поверхности и его возможные решения
2.2.1 Уравнение движения колеса в режиме торможения
2.2.2 Движение блокированного колеса
2.2.3 Качение колеса по абсолютно гладкой поверхности
2.2.4 Качение колеса без проскальзывания
2.2.5 Движение колеса с проскальзыванием
2.3 Устойчивость решений общего уравнения движения колеса в тормозящем режиме
2.4 Сравнительный анализ некоторых языков программирования высокого уровня на примере решения общего уравнения движения колеса в тормозящем режиме
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА И ЕЁ ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
3.1 Эффективность численных методов при решении математической
модели торможения автомобильного колеса
3.1.1 Вычислительный алгоритм математической модели торможения автомобильного колеса
3.1.2 Эффективность численных методов решения математической модели

3.2 Экстренное торможение автомобильного колеса на однородном дорожном покрытии
3.2.1 Результаты вычислительного эксперимента при торможении колеса без регулятора тормозных сил
3.2.2 Результаты вычислительного эксперимента при торможении
колеса с регулятором тормозной силы без обратной связи
3.2.3 Результаты вычислительного эксперимента при торможении
колеса с регулятором тормозной силы с обратной связи (АБС)
3.3 Экстренное торможение автомобильного колеса с АБС на дорожном покрытии типа «Переходное»
3.3.1 Торможение автомобильного колеса на покрытии «сухой
обледенелый асфальтобетоны»
3.3.2 Торможение автомобильного колеса на покрытии «мокрый - сухой асфальтобетоны»
3.3.3 Торможение автомобильного колеса на покрытии «обледенелый -мокрый асфальтобетоны»
3.4 Экстренное торможение автомобильного колеса на покрытии с
переменными фрикционными свойствами типа «Зебра»
3.4.1 Торможение автомобильного колеса на покрытии с чередующимися фрикционными свойствами «сухой - мокрый асфальтобетоны»
3.4.2 Торможение автомобильного колеса на покрытии с чередующимися случайным образом фрикционными свойствами
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА С ЦЕЛЫО ЕЁ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
4.1 Оптимизация вычислительного алгоритма по времени счёта математической модели торможения колеса
4.2 Оптимизация функции связи ф(5) по времени счёта математической модели торможения колеса

Глава 1.
Интерпретаторы покомандно переводят алгоритм с языка программирования на язык машинных кодов и тут же исполняют переведённую команду. При необходимости (допущенная ошибка или другая причина) программа-интерпретатор прекращает работу и просит исправить неверную конструкцию. Достоинство интерпретаторов - в возможности видеть промежуточные результаты выполнения алгоритма и по ходу дела вносить в исполняемый алгоритм изменения. Недостаток - гораздо более медленная работа по сравнению с компиляторами. К интерпретаторам относятся в основном высокоуровневые языки семейства Валю.
1.3.4 Вычислительный алгоритм и его влияние на скорость счёта
На основании выбранного метода счёта создаётся вычислительный алгоритм, с помощью которого осуществляется вычислительный процесс решения поставленной задачи. Вычислительный процесс должен быть устойчивым, экономичным (число операций минимально) и реальным для используемого ЭВМ. Алгоритм - эго набор команд для выполнения определённой задачи. Реализацию задачи можно осуществить с помощью алгоритмов различной сложности. Сложность алгоритма определяется затратами машинного времени (скорость счёта) и объёмом используемой оперативной памяти. Оба показателя взаимосвязаны между собой (скорость счёта можно повысить, увеличив объём используемой памяти и наоборот), поэтому говорят об объёмно-временной сложности алгоритма. Реальный алгоритм - это всегда компромисс между двумя этими показателями.
В рамках требований к моделированию процесса торможения автомобиля в режиме реального времени скорость выполнения алгоритма увеличивается за счёт изменения его сложности при не превышении объёма, выделенной для решения задачи оперативной памяти. Если при исполнении программы объём требуемой памяти превысит имеющийся, то часть её записывается на диск (создаётся файл подкачки). Доступ к диску (виртуальная память) намного медленнее, чем доступ к