Stabilnost pri vožnji v ovinek -...

Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo

VOZILA VSŠ 2019/2020

Vp. št Ime in priimek Datum

Stabilnost vozila pri vožnji v ovinek

Definicija naloge Na modelu vozila v merilu 1 : 10 z električnim pogonom (slika 1) ugotovite njegovo stabilnost pri vožnji v ovinek s pomočjo preizkusa na način zavijanja s konstantnim krmilnim kotom δf po izdelanem načrtu preizkušanja, ki bo izdelan na pripravljalni vaji. Podatki o zgradbi vozila in nekateri geometrijski podatki so na voljo v priloženi datoteki Tamiya_TT02D.pdf.

1. Opišite uporabljeno opremo in potek preizkušanja.

2. Preverite krmiljenje vozila pri majhni hitrosti in njegovo izpolnjevanje Ackermannovega pogoja.

3. Opišite, kako se je vozilo med posamezno meritvijo obnašalo glede krmiljenja. Narišite krivuljo odvisnosti ukrivljenosti trajektorije vozila 1/R od bočnega pospeška vozila ay in določite koeficiente podkrmiljenja Kus za dano konfiguracijo vozila pri različnih hitrostih vožnje oziroma položajih "plina".

4. Ugotovite in opišite spremembo v obnašanju vozila pri spremembi parametrov (zamenjava pnevmatik, obremenitev osi, pogon).

5. Izračune in ugotovitve predstavite v obliki tehničnega poročila v predpisani obliki. Svoje ugotovitve in komentarje navedite v sklepu.

Slika 1: Vozilo uporabljeno v preizkusu

Napotki za izdelavo naloge

Izvedba preizkusa

Preizkus na način zavijanja s konstantnim krmilnim kotom smo izvedli pri različnih položajih "plina", ki je stopenjsko nastavljiv na oddajniku RV naprave.

Med preizkusom smo neposredno zajemali naslednje podatke:

1. časovni potek pospeškov v bližini težišča vozila v treh koordinantnih smereh koordinatnega sistema vozila s prenosnim pospeškomerom GCDC X6-2 (slika 2 levo, podatki v priloženi datoteki GCDC_X6-2.pdf),




2. videoposnetek vozila z videokamero visoke ločljivosti GoPro HERO (slika 2 desno),

3. čas z ročno štoparico.

Med preizkusom smo ročno na merilni list beležili tudi naslednje podatke:

1. položaj plina v odvisnosti od časa (sporoča voznik),

2. lastna opažanja o gibanju vozila v odvisnosti od časa (spremembe radija, zdrsi itd.).

Slika 2: pospeškomer GCDC X6-2 in kamera GoPro HERO

Zajem izmerkov

Po preizkusu iz datotek z izmerjenimi pospeški za eno izmed meritev (v skladu z dogovorom na uvodni vaji), narišite graf časovnega poteka pospeškov v vseh treh smereh koordinatnega sistem vozila.

Iz grafa s pomočjo drsečega povprečja določite povprečne bočne pospeške (ay) pri ustaljenem gibanju vozila v vsakem od položajev "plina" (na sliki 3 so označeni s P1 do P7). Pri določanju časovnih mej intervalov si pomagajte z videoposnetkom in z zabeleženimi časi z merilnega lista.

Slika 3: primer izmerjenega časovnega poteka bočnega pospeška vozila




Iz videoposnetka za isto meritev določite polmere trajektorij vozila, ko se le-to pri posameznih položajih "plina" ustali na konstantnem polmeru. Pri oceni si pomagajte z mrežo talnih ploščic. Pri tem upoštevajte, da so le-te kvadrati s stranico 370 mm. Za analizo uporabite program Tracker in sledite navodilom v naslednjih podtočkah.

Uvoz videoposnetka za analizo

To izvedemo s klikom na File → Import → Video (Slika 4).

Slika 4: Uvoz videoposnetka




Filter za korekcijo radialnega izkrivljanja

Aktiviramo ga prek Video → Filters → New → Radial Distortion. V oknu pod Input Image izberemo tip projekcije Fisheye in vnesemo diagonalno vidno polje (127 °). Pod Fixed Pixels izberemo premer fiksnih slikovnih točk 68 %. Filter zapremo s klikom na Close.

Tip projekcije in vrednosti veljajo le za uporabljeno kamero GoPro Hero 3. V primeru uporabe druge kamere je potrebno vnesti druge parametre.

Slika 5: Radialno izkrivljanje




Filter za korekcijo zajema slike pod kotom

Filter zaženemo po naslednji poti:

a) Video → Filters → New → Perspective

b) V drugem koraku postavimo oglišča štirikotnika tako, da je v vodoravni smeri zajetih 16 plošč (tla v prostoru), v navpični smeri pa 9 plošč.

c) Pri tem pazimo, da so oglišča postavljena čim bolj točno na presečiščih (beli robovi med ploščami), saj to vpliva na kakovostno izvedeno korekcijo zajema slike pod kotom (pomagamo si lahko s povečavo na mestu oglišča: tipka CTRL + vrtljiv gumb na miški).

d) Zadnji korak je klik na zavihek Output, pri čemer pazimo, da je pri obliki izbran pravokotnik (angl. Rectangle). Filter zapremo s klikom na Close.

Vrednosti parametrov veljajo le za uporabljeno kamero GoPro Hero 3. V primeru uporabe druge kamere je potrebno vnesti druge parametre.

Slika 6: Zajem slike pod kotom




Kalibracija in koordinatni sistem

Kalibracija videoposnetka poteka tako, da vnesemo merilo v navpični in vodoravni stranici na eno izmed kvadratnih plošč na tleh v prostoru. Plošče so kvadratne oblike s stranico 370 mm. Merilo aktiviramo s klikom na:

a) New → Calibration Stick (Slika 7)

b) Ko postavimo merilo, z dvoklikom na vrednost spremenimo še to in nato želeno vrednost potrdimo s tipko Enter.

Slika 7: Kalibracija




Koordinatni sistem aktiviramo s klikom na ikono Show or hide the coordinate axes (Slika 8) in ga poljubno lociramo v ravnino (ugodno je, da ga postavimo tako, da so vrednosti točk trajektorije ves čas vožnje pozitivne).

Slika 8: Aktivacija koordinatnega sistema




Masna točka

Masno točko ustvarimo s klikom na ikono Create → Point Mass (Slika 9).

Slika 9: Masna točka

Nastavitev začetka in konca videoposnetka

Za sinhronizacijo časa in podatkov s pospeškomerom uporabimo določevanje začetka in konca uvoženega videoposnetka. Začetek videoposnetka je takrat, ko avtomobil spustimo na tla; takrat pride do velikega pospeška v smeri Z, kar opazimo na grafu pospeškov. Za nastavitev začetka a) in konca b) videoposnetka uporabimo črna trikotnika v spodnjem delu (območje za upravljanje predvajanja posnetka) (Slika 10). Na želeni poziciji uporabimo desni klik in izberemo Set start/end frame to slider.

Slika 10: Začetek in konec obravnave videoposnetka




Priprava in zagon modula avtomatskega sledenja

Modul za zagon avtomatskega sledenja poženemo s klikom na ikono Mass A → Autotracker (Slika 11).

Slika 11: Zagon modula Autotracker

Ko se modul zažene, uporabimo vrtljiv miškin gumb, da se približamo objektu, ki mu želimo slediti (v našem primeru je to luč na modelu vozila) in uporabimo kombinacijo tipk CTRL + SHIFT + klik na objekt (Slika 12). S premikanjem točke a) spreminjamo velikost vzorca za sledenje, s premikanjem točke b) pa spreminjamo velikost območja iskanja. Avtomatsko sledenje nato poženemo s klikom na c) Search. Preden poženemo program, je potrebno v modulu izbrati še prikaz merjenih količin (Slika 13 a) s klikom na ikono Table. V našem primeru so to čas, x in y lokacija ter hitrost (Slika 13 b).

Slika 12: Pričetek avtomatskega sledenja




Slika 13: Izbor beleženja veličin

V kolikor želimo spremeniti način prikaza lokacij in/ali trajektorije objekta, uporabimo označene ikone v orodni vrstici (Slika 14). Če želimo nastaviti npr. prikaz celotne trajektorije, uporabimo ikono a) in izberemo No trails, nato z ikono b) skrijemo zaporedno številko lokacije, s klikom na ikono c) vklopimo prikaz trajektorije in nazadnje s klikom na ikono d) izklopimo prikaz vseh zaznanih lokacij. S temi koraki dobimo zgolj prikaz trajektorije skozi celotno meritev, iz njene oblike oz. poteka pa lahko razberemo obnašanje modela vozila med vožnjo.

Slika 14: Prikaz trajektorije/lokacije

Priprava podatkov za uvoz v Excel

Označimo celotno tabelo z izmerjenimi podatki, nato pa z desnim klikom na podatke odpremo meni, kjer izberemo Copy Selected Cells → As Formatted.

Kopirane podatke uredimo npr. v programu Notepad, pri čemer ustrezno uredimo zapis decimalnega ločila. Podatki so tako pripravljeni na uvoz v Excel.




Analiza rezultatov Točke s koordinatami (ay/g, 1/R) za posamezne položaje "plina" narišite na graf in jih povežite s krivuljo 1/R(ay/g). Za posamezne položaje "plina" ugotovite koeficiente podkrmiljenja Kus, ki so določeni, kot prikazuje slika 4. Pri določanju odvodov uporabite analitično metodo izračuna naklona krivulj med posameznimi pari točk.

Radij ukrivljenosti parametrične krivulje določite po naslednji enačbi

Odvode koordinat po času določite z izračunom diferenčnega količnika med sosednjima izmerkoma.

Na koncu narišite še graf odvisnosti koeficienta podkrmiljenja od hitrosti vozila Kus(v) in komentirajte njegovo obliko.

Datoteke z izmerki s pospeškomera so poimenovane MeritevX.CSV, kjer je X številka meritve (1, 2, 3, 4, 5). Datoteke z videoposnetki bomo prenesli na računalnike neposredno po meritvah.

Slika 15: primer oblike krivulje 1/R(ay) in definicija koeficienta podkrmiljenja

Izdelano poročilo oddajte na spletni strani za oddajo vaj do 3. 1. 2019 do 19:00.

Pripravila Miha Ambrož in Primož Dornik, 2. 12. 2019

𝑑(1 𝑅⁄ )

𝑑 𝑎𝑦 𝑔⁄= −

𝐾𝑢𝑠𝑙𝑊𝐵




Stabilnost vozila pri vožnji v ovinek - merilni list

Datum in čas meritve: .......................................................................................................................... Skupina:

položaj plina vrednost čas začetka čas konca opomba

P0

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10

P11

P12

P13

P14

Nastavitev krmilnega kota na RV napravi δf = .............................° Medosna razdalja vozila lWB = ............................. mm

Obremenitev sprednje osi vozila G1 = .............................. N Obremenitev zadnje osi vozila G2 = .............................. N

Koeficient vprijemanja pnevmatik spredaj µ1 = ……..…...... Koeficient vprijemanja pnevmatik spredaj µ2 = ……..…......

Pogon (ustrezno obkrožite): spredaj zadaj obe osi

Opombe:

..................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................

Stabilnost pri vožnji v ovinek -...

Documents

Transcript of Stabilnost pri vožnji v ovinek -...