Revista Română de Informatică și Automatică – ICI București
OPTIMIZAREA EXPERIMENTALĂ A VIBROCONFORTULUI AUTOVEHICULELOR
Ciprian TABACU
tabacu_ciprian@yahoo.com
Dan Lucian CÂMPAN
ludan840808@yahoo.com
Universitatea Politehnica Bucureşti
Rezumat: Lucrarea prezintă câteva din rezultatele obţinute prin cercetarea ştiinţifică doctorală proprie în domeniul modelării şi optimizării suspensiei autovehiculelor în vederea ameliorării vibroconfortului.
Cuvinte cheie: modelarea confortului autovehiculelor, optimizarea experimentală
Introducere: Conceptul de confort este subiectiv iar unele condiţii oferite pasagerilor în timpul deplasării unui autovehicul, care par confortabile pentru anumite persoane pot să nu fie suficient de confortabile pentru alte persoane. Asigurarea confortului autovehiculelor în timpul deplasării pe căile de rulare presupune diminuarea disconfortului datorat unor factori perturbatori a stării fiziologice şi psihice a şoferului şi pasagerilor cum ar fi: vibraţiile mecanice, condiţiile climatice ale incintei autovehiculului, zgomotele excesive, radiaţiile solare etc. Principalele forme de confort analizate de literatura ştiinţifică, luate în consideraţie şi de constructorii de automobile, sunt:
- confortul termic sau termoconfortul;
- confortul vibraţional sau vibroconfortul;
- confortul sonic sau acustic.
Această lucrare prezintă unele rezultate ale activităţii proprii de cercetare ştiinţifică doctorală privind stadiul actual al dezvoltării teoriei modelarii pentru analiza şi evaluarea vibroconfortului autovehiculelor precum şi prezentarea unor contribuţii proprii privind monitorizarea confortului prin utilizarea unor tehnologii moderne bazate pe reţele de senzori fără fir, cunoscute în literatura de specialitate sub denumirea de “wsn”(wierless sensor network).
Cercetările bibliografice întreprinse în domeniul cercetării ştiinţifice actuale pe plan mondial, în domeniul tehnicilor de ameliorare a vibroconfortului autovehiculelor sunt axate în principal pe atragerea în domeniul analizei şi evaluării confortului a unor instrumente teoretice moderne de modelare şi control automat de genul sistemelor inteligente bazate pe reţele neurale artificiale şi reţele Petri de modelare. Acest tip de cercetări ştiinţifice, care sunt de natură teoretico-aplicativă şi nu comportă cheltuieli majore sau dotări costisitoare, se desfăşoară în special în universităţi.
Efervescenta activitate pe plan mondial de cercetare ştiinţifică în domeniul ameliorării vibroconfortului necesar pasagerilor vehiculelor este justificată de creşterea ponderii diverselor mijloace terestre de transport în activitatea umană în toate domeniile economico-sociale. În zilele noastre, călătoriile cu vehicule rutiere sau feroviare a devenit o parte integrantă a vieţii oamenilor. În timpul călătoriei pasagerii din vehicule sunt expuşi la vibraţii din cauza stării de mişcare a vehiculului. Problema vibroconfortului autovehiculelor nu este chiar nouă. Această problemă s-a pus încă de la apariţia autovehiculelor, care au fost dotate cu suspensii amortizoare de vibraţii şi roţi cu anvelope pentru a asigura condiţii confortabile şoferului şi pasagerilor în timpul deplasării autovehiculului. Ulterior au fost ameliorate, în acelaşi scop, condiţiile de drum, prin
construirea căii de rulare asfaltate cu rugozităţi din ce în ce mai fine. Este însă cunoscut că disconfortul produs de vibraţii se manifestă şi la schimbarea direcţiei de mers cât şi în timpul acceleraţiei ori frânării.
Diminuarea vibraţiilor părţii suspendate a autovehiculului are scop dublu: asigurarea vibroconfortului, dar şi diminuarea uzurii construcţiei autovehiculului provocate de prezenţa vibraţiilor.
Concluzii
Testarea experimentală a suspensiei autovehiculelor este justificată de faptul că în proiectarea autovehiculului se folosesc modele matematice aproximative care nu ţin cont de caracterul distribuit al masei suspendate (considerând masa suspendată concentrată în centrul de greutate al autovehiculului şi de caracterul neliniar al caracteristicilor statice şi dinamice a unor componente cum ar fi arcul, amortizorul, etc.
Metoda pentru optimizarea confortului vibraţional are ca justificare faptul că proiectarea suspensiei se bazează pe modele matematice aproximative în care nu sunt reflectate caracterul distribuit al masei suspendate şi a altor particularităţi fizico-mecanice ale componentelor sistemului de suspensie.
Metoda propusă este inspirată din tehnicile de acordare optimă a parametrilor sistemelor de reglare automată şi a fost adaptată pentru ajustarea unor parametri modificabili ai sistemului de suspensie al autovehiculelor. Funcţia criteriu adoptată pentru optimizare este abaterea medie pătratică a semnalului de răspuns al poziţiei masei suspendate (de la o valoare constantă).
În ceea ce priveşte continuarea cercetării ştiinţifice doctorale pe aceasta temă,vom continua cercetarea ştiinţifică privind testarea experimentală a metodei pe un exemplu simulat de sistem de suspensie de tip sfert de maşină şi în continuare validarea metodei prin testare pe un stand de probe sau în condiţii reale de drum.
Contribuţiile principale proprii din aceasta lucrare sunt:
1) algoritmizarea optimizării experimentale a suspensiei autovehiculelor fie prin simulare fie pe standul de probe sau în condiţii reale de drum;
2) introducerea indicatorului de performanţă (5) pentru evaluarea comportării dinamice
a suspensiei;
3) formularea problemei optimizării experimentale a comportării dinamice a suspensiei autovehiculelor şi propunerea unei metode de rezolvare a acestei probleme.
Bibliografie
- NEAGOE, D.; BOLCU, D.; BARBU, GHE.: Studiul stabilităţii şi maniabilităţii autovehiculelor – Cercetări experimentale şi teoretice, Editura Universitaria, Craiova, 2008.
- UDRIŞTE, D.: Research, Applications and Optimizations for Automotive Door Latching Mechanisms PHD – Universitatea „Politehnica” Bucureşti, 2005. Cond. ştiinţif.: Prof. univ. dr. ing. Eugen Mihai Negruş.
- TABACU, C.: Modelarea matematică şi simularea pe calculator a servomecanismelor mecanohidraulice, A XXXVIII-A Reuniune Tehnico-Ştiintifică anuală Henri Coandă-Gogu Constantinescu, 38 ani, Ploieşti, 11 dec 2009, Romania.
- TABACU, C.; TABACU, C-TIN.: Mathematical Model for the Hydraulically Driven Spatial Mechanisms, Scientific Buletin of Oil and Gas University of Ploiesti, Vol. LXI, No. 4/2009, Romania.
- HATCH, MICHAEL R.: Simulation Using MATLAB, 2001 by Chapman & Hall/CRC, Boca Raton London New York Washington, D.C.
- DUKKIPATIS, RAO V.: Solving Vibration Analysis Problems Using MATLAB, 2007, New Age International (P), New Delhi, SUA.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.