KONCEPCJA HYDROSTATYCZNEGO UKŁADU JAZDY TYPU SKID STEER TERENOWEGO POJAZDU SPECJALNEGO PRZEZNACZENIA

InŜynieria Maszyn, R. 17, z. 4, 2012 naęd hydrostatyczny, modernizacja, sterowanie, ojazd terenowy Artur GUZOWSKI 1 Andrzej SOBCZYK 1 KONCEPCJA HYDROSTATYCZNEGO UKŁADU JAZDY TYPU SKID STEER TERENOWEGO POJAZDU SPECJALNEGO PRZEZNACZENIA Artykuł rzedstawia ierwszy eta realizacji koncecji budowy ojazdu terenowego z elektrohydraulicznym układem sterowania orzez modernizację rototyowego ojazdu terenowego z naędem hydrostatycznym. Głównym celem rojektu jest zbudowanie układu sterowania mechanizmem jazdy, ozwalającego na uŝycie zaawansowanych rocedur monitorowania warunków obciąŝenia i srzęŝonych z nimi algorytmów sterowania. Przedstawiono zakres niezbędnych odstawowych zmian w strukturze układu naędu i sterowania, aby moŝliwe było osiągniecie ostawionych celów. Układ naędu i sterowania wzbogacono o elementy, które zostały dobrane w oarciu o wstęne obliczenia. Zmiany w strukturze układu umoŝliwić mają m.in. rzełączanie zasilania silników hydrostatycznych z równoległego na szeregowy. Sterowanie wysokością ołoŝenia kaŝdego z kół ułatwi oruszanie się o nierównościach i ochyłościach terenu, jak i okonywanie rzeszkód. Końcowa ocena oisanych zmian w układzie sterowania będzie dokonana odczas testów oligonowych, w czasie których układ kontrolno-omiarowy umoŝliwi srawdzenie i ocenę róŝnych algorytmów sterowania. 1. WSTĘP Powszechnie stosowane hydrostatyczne układy naędowe w maszynach mobilnych, w miarę ostęującej automatyzacji ich racy, w coraz większej liczbie zastosowań są tematem licznych rac badawczo-rozwojowych i rojektowych[3],[4]. Główne kierunki badań to orawa racy układu naędowego od kątem oszczędności energii, zuŝycia aliwa i emisji salin [6]. Istotnym celem, związanym z owyŝszymi kierunkami, jest rzy tym orawa ergonomii racy maszyny, jak i układu maszyna - oerator. Wsółczesne układy naędu i sterowania bardzo często mają za zadanie rzejąć większość zadań człowieka, co srowadza się jedynie do rzejęcia informacji, który mechanizm roboczy ma działać, w jakim kierunku, czy z jaką rędkością lub siłą. Dlatego teŝ nowe maszyny są jednostkami o części autonomicznymi, gdyŝ układ kontrolny, uwzględniając dodatkowo warunki zewnętrzne, dobiera arametry racy odowiednich odzesołów z uwzględnieniem Ŝądań ochodzących od oeratora [5]. 1 Zesół Naędu i Sterowania Hydraulicznego, Instytut Konstrukcji Maszyn, Politechnika Krakowska

Koncecja hydrostatycznego układu jazdy tyu skid steer terenowego ojazdu secjalnego rzeznaczenia 55 Tematykę takiego inteligentnego sterowania naędem jazdy rozwijają wojskowe centra naukowe rzy wsółracy z firmami, które secjalizują się w rodukcji elementów hydraulicznych oraz wiodącymi firmami od automatyzacji i sterowania w rozwiązaniach mobilnych. W dostęnych materiałach źródłowych moŝna znaleźć jedynie częściowe informacje dotyczące budowy układów naędowych. Natomiast trudniejsze jest dotarcie do szczegółowych danych dotyczących algorytmów sterowania. Innymi ośrodkami roagującymi naędy hydrostatyczne w maszynach mobilnych są roducenci elementów hydraulicznych rzy wsółracy z ośrodkami naukowymi. Firmy te w ostatnich latach rozwijają i roagują zastosowanie tak zwanych zabudowanych systemów sterowania (embedded systems), które stanowią zintegrowane informatyczne układy sterowania zarządzające hydraulicznymi elementami wykonawczymi, jakimi są na rzykład omy, silniki, zawory sterujące ciśnieniem lub natęŝeniem rzeływu. W Polsce aktualnie najowaŝniejszym ośrodkiem badawczym tego tyu wydaje się być konsorcjum BPL (Bezzałogowe Platformy Lądowe), do którego naleŝy między innymi firma Hydromega, Wojskowa Akademia Techniczna, Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej, Centrum Innowacji NOT oraz firma WB Elektronics. Efektem tej wsółracy, jest oracowana rodzina ojazdów secjalistycznych kołowych z naędem hydrostatycznym: Lewiatan, Dromader, Marek, Boguś oraz odwozie gąsienicowe rzeznaczone dla ojazdów secjalnych (rys. 1). Rys. 1. Produkty konsorcjum BPL (zdjęcie z www.hydromega.com.l) Fig. 1. Products of BPL consortium (icture from the websitewww.hydromega.com.l) Dla rzykładu (według informacji roducenta) robot Marek ma hydrostatyczny układ rzeniesienia naędu w układzie 6x6, zasilany silnikiem wysokoręŝnym o mocy 63kW, ozwalającym na uzyskanie maksymalnej rędkość jazdy rzędu 30-40km/h. Przeznaczeniem zdalnie sterowanej maszyny jest realizacja zadań związanych z ochroną konwojów, usuwaniem i neutralizacją niewybuchów, niewyałów, imrowizowanych ładunków wybuchowych i innych niebeziecznych materiałów. Zasięg racy Marka w systemie

56 Artur GUZOWSKI, Andrzej SOBCZYK tele-oeracji wynosi do 1500m. Maniulator ma zdolność do odejmowania z rowu lub leja ładunku o masie do 250kg i średnicy od 100 do 600mm, refabrykatów z betonu, gruzu, głazów, elementów konstrukcji stalowych i drewnianych (na rzykład rętów, kształtowników, belek, desek czy krawędziaków). Maksymalna wysokość odnoszenia maniulatora to 3,30m, a jego zasięg to 4,25m. AŜurowa łyŝka ozwala na urabianie luźnych odłoŝy i odsearowania z nich rzedmiotów o minimalnej średnicy owyŝej 50mm. Innym rzykładem są hiszańskie roboty firmy AUNAV (rys. 2). Wymiary tych urządzeń (bliŝsze wymiarom średniej koarki niŝ duŝych robotów irotechnicznych) wykluczają ich uŝycie wewnątrz budynków. Robot orusza się na sześciu kołach i ma masę onad 400kg. Maniulatoro 5 stoniach swobody ma naęd hydrauliczny i udźwig maksymalny 100kg. Stanowisko oeratora stanowi komuter tyu lato z dołączonym do niego joystickiem. Rys. 2. Robot wielozadaniowy firmy AUNAV Fig. 2. Multifunctional Sanish mobile robot AUNAV Rys. 3. Obiekt badań ojazd rototyowy z naędem hydrostatycznym Fig. 3. Object of study - a test vehicle with hydrostatic drive

Koncecja hydrostatycznego układu jazdy tyu skid steer terenowego ojazdu secjalnego rzeznaczenia 57 W dalszej części artykułu rzedstawiono zakres modernizacji i rozbudowy skonstruowanego w laboratorium naędów hydraulicznych Instytutu Konstrukcji Maszyn Politechniki Krakowskiej rototyowego ojazdu, wyosaŝonego w stało wydatkowy układ zasilania silników hydrostatycznych mechanizmu jazdy. Miało to na celu stworzenie układu sterowania układem jazdy maszyny mobilnej, ozwalającego na wrowadzenie zaawansowanych rocedur monitorowania warunków racy i skojarzonych z nimi algorytmów sterowania (rys. 3). Zmodyfikowany ojazd z tak omyślanym naędem hydrostatycznym ma być obiektem badań naędu jazdy maszyny mobilnej do secjalnego rzeznaczenia. Dlatego w dalszej części artykułu rzedstawiono zakres wrowadzanych zmian, które będą miały wływ na moŝliwość realizacji ostawionych rzed układem zadań. 2. OBIEKT BADAŃ Obiektem umoŝliwiającym realizację załoŝeń badawczych był terenowy ojazd kołowy z naędem hydrostatycznym tyu skid steer. Zakładane główne cechy charakteryzujące ojazd, to zdolność okonywania wzniesień o duŝym nachyleniu, naęd na 4 koła, załoŝona rędkość maksymalna w terenie do 30 km/h, niezaleŝne zawieszenie, regulowany rześwit odwozia od 250 do 550mm, rzy masie całkowitej ojazdu nie rzekraczającej 500kg. Schemat zmodernizowanego hydrostatycznego układu naędowego ojazdu rzedstawiono na rysunku 4. Układ ten składa się z silnika salinowego (1) (Fiat 126 o mocy 24KM (17,6kW), ołączonego orzez rzekładnię mechaniczną (2) z omą hydrauliczną o zmiennej wydajności (3), zastęującą dotychczas stosowaną omę SNP3/33 o stałej wydajności. Zadaniem omy jest rzekazanie wygenerowanej energii hydraulicznej do czterech wysokomomentowych silników hydrostatycznych o stałej chłonności tyu OMS315 (6). Silniki mogą być ołączone ze sobą szeregowo lub równolegle orzez odowiednie rzesterowanie rozdzielaczy suwakowych 4/2 (9). Kierunek obrotów silników definiowany jest rzesterowaniem dwóch ierwszych sekcji rozdzielacza roorcjonalnego PVG32 4/3 (4), odczas gdy ostatnia sekcja odowiedzialna jest za zasilanie układu czterech siłowników (7), słuŝących do regulacji rześwitu odwozia, niezaleŝnie dla kaŝdego z kół. W raktyce oerator nadaje odowiedni kierunek jazdy lub wielkość rześwitu i kąt ochylenia za omocą dwóch dwuosiowych joysticków, które generują roorcjonalne sygnały elektryczne, sterujące oszczególną sekcją rozdzielacza. Wychylenie ierwszego joysticka decyduje o jeździe do rzodu lub do tyłu oraz o kierunku skręcania. Drugi natomiast ozwala na nachylenie odwozia w odowiednią stronę względem geometrycznego środka maszyny. W rzyadku róŝnicy naięć sygnałów sterujących dochodzi do zmiany kierunku jazdy ojazdu lub kąta nachylenia ojazdu. Szczegółowe informacje na temat systemu kontroli głównych arametrów racy i samego kontrolera rzedstawiono w unkcie 4. Pełny wykaz elementów układu naędu i sterowania rzedstawiono w tabeli 1.

58 Artur GUZOWSKI, Andrzej SOBCZYK Rys. 4. Schemat ideowy hydrostatycznego układu naędowego ojazdu Fig. 4. Schema of the hydrostatic drive and control system of the vehicle Tabela 1. Wykaz elementów układu hydraulicznego według rysunku 4 Table 1. List of comonents of the hydraulic system according to figure 4 Nr Nazwa elementu Szt. Ty/Symbol Firma 1 Silnik salinowy, 17.6 kw 1 - Fiat (126) 2 Przekładnia asowa i=2.33 1 - - 3 Poma hydrauliczna, 33.1 cm3/obr 1 SNP3 033 Sauer-Danfoss 4 Zbiornik, 170 dm3 1 - Polit. Krakowska 5 Filtr oleju, 10µm, max 12 bar 1 CA152E CD1 Sofima 6 Silnik hydrauliczny, 314.9 cm3 1 OMS315 Sauer-Danfoss 7 Siłownik hydrauliczny, 25x100 4 - WSK Delta Mielec 8 Akumulator, 0.6 dm3, max 165 bar 4 B78217 WSK Delta Mielec 9 Rozdzielacz suwakowy 4/2, 24 V 2 WE10 LA-1X/G24NZ4 Ponar-Wadowice 10 Płyta rzyłączeniowa 2 G67/01 Ponar-Wadowice 11 LS Blok omy 1 - Sauer-Danfoss 12 LS Blok sekcja 1-2 2 - Sauer-Danfoss 13 LS Blok sekcja 3 1 - Sauer-Danfoss 14 Płyta zaśleiająca 1 - Sauer-Danfoss 15 Zawór rzelewowy nabojowy 4 UZP06/02-315-2 Ponar-Wadowice 16 Zawór nabojowy 2/2 jedn. szczelny 4 2URES6A3- Ponar-Wadowice 12/2M1G24Z4 17 Blok rzyłączeniowy 1 - Polit. Krakowska 3. UKŁAD NAPĘDOWY - PROBLEMY I ICH ELIMINACJA Przedmiotowa modernizacja układu w szczególności dotyczy: sterowania silnikiem salinowym i omą hydrauliczną, zmiany rzełoŝenia rzekładni mechanicznej silnik-

Koncecja hydrostatycznego układu jazdy tyu skid steer terenowego ojazdu secjalnego rzeznaczenia 59 oma, doboru rozdzielaczy hydraulicznych oraz stworzenia odowiedniego układu kontrolno-omiarowego do wsółracy z układem sterowania. Celem modernizacji było równieŝ usunięcie, zauwaŝonych w czasie wstęnych testów, innych drobnych błędów konstrukcyjnych i uŝytkowych ojazdu. 3.1. SILNIK SPALINOWY Jednostką naędową ojazdu jest silnik samochodu Fiat 126 o mocy 17,6kW, maksymalnej rędkości obrotowej 5600obr/min i maksymalnym momencie obrotowym 30Nm. Wartości te rzyjęto do dalszych obliczeńi doboru ozostałych elementów układu. Dodatkowo rzewidziano zastosowanie rozłączalnego srzęgła, omiędzy silnikiem i omą hydrauliczną, ułatwiającego rozruch. PoniewaŜ obciąŝeniem dla silnika będzie układ hydrauliczny naędu jazdy, ostanowiono regulować rędkośći wartość momentu, jakim moŝe być obciąŝony, w taki sosób, aby dobrać najbardziej korzystne i moŝliwe do utrzymania otymalne warunki racy układu naędowego. 3.2. POMPA Pierwotnie stosowana w układzie oma zębata o stałym wydatku była bezośrednio ołączona z wałem silnika salinowego, co oza odstawowym ograniczeniem moŝliwości zmiany jej wydajności, limitowało równieŝ osiąganie rzez silnik salinowy wyŝsze rędkości obrotowe bez obawy uszkodzenia omy (owyŝej 3000obr/min.) [7]. Na obecnym etaie modernizacji zastosowano omę zębatą SNP3/33 o stałym wydatku jednostkowym 33,1cm 3 /obr, która naędzana jest rzez silnik z wykorzystaniem rzekładni mechanicznej o dobranym w. 3.4 rzełoŝeniu. Docelowo oma ta zostanie zamieniona rzez omę o zmiennej wydajności. 3.3. PRZEKŁADNIA MECHANICZNA Aby uniknąć rzekroczenia douszczalnej rędkości obrotowej na wale naędowym omy dobrano rzekładnię mechaniczną umoŝliwiającą rzełoŝenie rędkości obrotowej silnika salinowego n s na odowiednią rędkość dla omy hydraulicznej n, jak i momentu naędowego silnika M s na moment omy M. Prędkość maksymalna na wale wejściowym omy nie moŝe rzekraczać według katalogu [7] wartości 3000obr/min. Stąd rzełoŝenie i, rzy maksymalnej rędkości obrotowej silnika salinowego równej 5600obr/min, owinno wynieść [1] nie mniej niŝ: ns 5600 i = = = 1,87[ ]. (1) n 3000

60 Artur GUZOWSKI, Andrzej SOBCZYK Na tej odstawie dobrano rzekładnię mechaniczną z asem zębatym o nieco większym rzełoŝeniu równym 2,33. Minimalna odległość między kołami rzekładni wynosi 155mm, co uwzględniono odczas rojektu jej zabudowy, ze względu na ograniczoną ilość miejsca na ojeździe. Przyjęte rzełoŝenie rędkości ozwoli na racę omy z maksymalną rędkościądo 2450obr/min, co mieści się w douszczalnym dla niej zakresie. W kolejnym kroku srawdzono wływ tak dobranego rzełoŝenia na wartość momentu naędowego omy, a co za tym idzie na wartość moŝliwego do uzyskania ciśnienia maksymalnego w układzie. Przyjmując rzy tym, Ŝe maksymalny moment, jaki moŝna otrzymać na silniku M s, wynosi około 30Nm (rzy rędkości 4500obr/min). Przy wyznaczonym rzełoŝeniu moment na wałku omy wyniesie: M = i M = 2,33 30 69,9[ Nm] (2) s = Znając moment na wejściu omy hydraulicznej i jej wydatek jednostkowy q moŝna wyznaczyć ciśnienie, rzy jakim oma nie rzekroczy douszczalnych wartości ze względu na moment silnika salinowego, z oniŝszego wzoru: M q = (3) 2π Stąd ciśnienie douszczalne rzy maksymalnych obciąŝeniach wyniesie: M 2π 69,9 2π = = = 13,3[ MPa] q 33,1 (4) W raktyce moŝna rzyjąć, Ŝe maksymalna wartość ciśnienia w układzie, moŝliwego do rzeniesienia, będzie miała miejsce w dwóch sytuacjach. Po ierwsze w momencie, kiedy będziemy chcieli ruszyć ojazdem z miejsca, w celu okonania duŝych sił bezwładnośc oraz określonych oorów ruchu. Po drugie, w rzyadku ojawienia się rzeszkody, dla okonania której naleŝy dysonować odowiednim momentem obrotowym na silnikach hydraulicznych naędzających bezośrednio koła ojazdu. Poza tym wartości ciśnienia jazdy z ustaloną rędkością będą oniŝej wartości maksymalnych i wynikać będą z chwilowych oorów toczenia. Podjęto równieŝ róbę oceny wartości maksymalnej rędkości jazdy rzy załoŝeniu, Ŝe owstały wtedy moment oorów nie rzekroczy oszacowanej wartości maksymalnej, a tym samym ciśnienia, rzy którym nastąi ograniczenie rędkości, ze względu na rozwijany rzez silnik salinowy moment naędowy. Przy tak rzyjętych załoŝeniach, znając rędkość maksymalną omy n oraz wydatek jednostkowy q, natęŝenie rzeływu Q w linii tłocznej z omy wyniesie: n q 2450 33,1 3 Q = = = 81,1[ dm / min] (5) 1000 1000

Koncecja hydrostatycznego układu jazdy tyu skid steer terenowego ojazdu secjalnego rzeznaczenia 61 PoniewaŜ dla zastosowanych, do naędu kół, silników hydrostatycznych wolnoobrotowych chłonność jednostkowa wynosi 315cm 3 /obr, uwzględniając romień koła równy 0,28m otrzymamy: a) dla szeregowego ołączenia dwóch silników hydraulicznych o jednej stronie ojazdu - rędkość obrotowa silników wyniesie: n sh 1000 Q 81,1 1000 = = 129[ obr / min] (6) a q 2 315 gdzie: a jest liczbą wynikającą z dzielenia strumienia cieczy na dwie strony układu naędu hydraulicznego ojazdu, - stąd, teoretycznie, rędkość jazdy osiągnie wartość [2]: v sh n = sh π d 60 129 0,56 3,14 = 3,8[ m / s] 13,7[ km / h] 60 (7) b) dla odłączenia równoległego 4 silników hydraulicznych: - rędkość obrotowa silników, rzy jeździe na wrost, wyniesie: n sh 1000 Q 81,1 1000 = = 64[ obr / min] (8) a q 4 315 gdzie: a jest liczbą wynikającą z rozdzielenia strumienia cieczy na kaŝdy z 4 silników, - stąd rędkość jazdy, rzy ołączeniu równoległym, osiągnie wartość: v sh n = sh π d 60 64 0,56 3,14 = 1,9[ m / s] 6,9[ km / h] 60 (9) Srawdzono rzy tym, Ŝe wyznaczona wartość moŝliwych do osiągnięcia rędkości obrotowych silników hydraulicznych mieści się w zakresie odanym w kartach katalogowych roducenta, tj. do maksymalnej wartości 240obr/min. Przy obliczeniach odstawowych arametrów układu, w odanych owyŝej zaleŝnościach, nie uwzględniono wsółczynników srawności oszczególnych elementów wchodzących w skład układu, jak równieŝ nie uwzględniono obliczeń strat ciśnienia w instalacji układu. Będzie to uwzględnione na etaie walidacji modelu matematycznego w oarciu o badania doświadczalne w celu sarametryzowania modelu. Model symulacyjny będzie odstawą do oszerzonych badań, które rowadzone w ramach rzygotowywanej

62 Artur GUZOWSKI, Andrzej SOBCZYK racy doktorskiej ozwolą na określenie zachowania się układu, ograniczając do niezbędnego minimum rowadzenie kosztownych, szeroko zakrojonych badań na obiekcie rzeczywistym. 3.4. ROZDZIELACZE HYDRAULICZNE Do sterowania racą oszczególnych naędów, w tym równieŝ siłowników do odnoszenia odwozia, dobrano czterosekcyjny rozdzielacz roorcjonalny firmy SauerDanfoss PVG32 [8] (rys. 5). Uwzględniając tabelę 1 i rysunek 5, ierwsze sekcje (11 i 12) wykorzystywane wcześniej w układzie oryginalnym ojazdu zostały wsarte dodatkową sekcją (13). Będzie ona odowiedzialna za układ odnoszenia, w celu realizacji niezaleŝnego sterowania układem zawieszenia. Na oddzielnym bloku (17) zamocowane zostały zawory nabojowe rzelewowy (15) i dwuołoŝeniowe dwudrogowe jednostronnie szczelne zawory (16) firmy Ponar-Wadowice.W celu zwiększenia zakresu rzełoŝenia układu naędu jazdy, dla kaŝdej strony ojazdu wstawiono rozdzielacz suwakowy czterodrogowy dwuołoŝeniowy (9), dający moŝliwość ołączenia silników szeregowo lub równolegle, co uwzględniono w obliczeniach. Rys. 5. Widok rozdzielacza roorcjonalnego PVG32 z zamontowanymi cewkami PVED-CC Fig. 5. View of the PVG32 roortional valve with control coils PVED-CC 3.5. ZBIORNIK OLEJU HYDRAULICZNEGO I KONSTRUKCJA NOŚNA Początkowo zbiornik oleju (4) o ojemności 170l zamocowany był na konstrukcji stalowej wykonanej z rur o średnicy 50mm. Jego gabaryty w znaczny sosób ograniczają miejsce dostęne na omę wraz z rzekładnią mechaniczną oraz, co gorsza, równieŝ dla oeratora, co owoduje duŝy dyskomfort odczas jazdy. Dlatego rzednia belka nad kolanami oeratora, w stosunku do rozwiązania ierwotnego, zostanie usunięta lub rzesunięta do

Koncecja hydrostatycznego układu jazdy tyu skid steer terenowego ojazdu secjalnego rzeznaczenia 63 rzodu ojazdu a sam zbiornik ulegnie skróceniu. Zmniejszenie ojemności zbiornika nie będzie miało znaczenia dla racy układu hydraulicznego, oniewaŝ obecne wymiary rzekraczają szacowane otrzeby. 4. UKŁAD STEROWANIA I KONTROLNO-POMIAROWY Układ sterowania oarty zostanie o kontroler PLUS+1 oraz dwuosiowe joysticki firmy Sauer-Danfoss [9]. Kontroler orzez odowiedni algorytm sterowania będzie analizował dane z czujników ciśnienia oraz rędkości, sterując odowiednio naięciami na oszczególnych cewkach rozdzielaczy. Wykaz elementów omiarowych i sterujących rzedstawiono w tabeli 2, a na rysunku 6 ich lokalizację na schemacie układu naędowego. Tabela 2. Wykaz elementów układu omiarowego Table 2. List of comonents of the measurement system Nr Nazwa elementu Szt. Ozn. Ty/Symbol Firma 1 Czujnik ciśnienia 9 NAH 8253- Trafag 2 Czujnik indukcyjny 5 v E2A-S08LM04-WP-B1 Omron Rys. 6. PołoŜenie czujników w układzie omiarowym Fig. 6. The osition of the sensors in the measurement system Ze względu na znaczną liczbę rzewodów hydraulicznych i elektrycznych zainstalowanych na ojeździe zdecydowano równieŝna wymianę tradycyjnych elektromagnesów rozdzielaczapvg sterowanych sygnałem analogowym na instalację oartą o sieć CAN.

64 Artur GUZOWSKI, Andrzej SOBCZYK 5. MODEL SYMULACYJNY UKŁADU STEROWANIA Jako narzędzie do sterowania wybrano rogram Matlab/Simulink, w którym stworzono schemat blokowy rerezentujący Element Nastawczy, umoŝliwiający wrowadzenie róŝnych funkcji rzesterowania joysticka. Otrzymany sygnał jest rzekształcany na sygnał zadanej rędkości v zad, odowiadający Ŝądanej/wymaganej rzez oeratora wartości rędkości jazdy. W rogramie Matlab/Simulink stworzono równieŝ model symulacyjny algorytmu sterowania (rys. 7), który zostanie docelowo odwzorowany w rogramie Sterownika. W modelu tym wyznaczane są wymagane chłonności silników hydrostatycznych, które w ołączeniu z róŝnicami ciśnień na rozdzielaczach wykorzystane są do określenia wymaganego otwarcia rozdzielaczy. Korzystając z charakterystyk statycznych rozdzielaczy, zaisanych w rogramie symulacyjnym w formie tablic, wyznaczane są naięcia sterujące, odowiednio dla lewej i rawej strony ojazdu (U L i U P ). Rys. 7. Model symulacyjny algorytmu sterowania Fig. 7. A simulation model of the control algorithm Kolejnym blokiem wystęującym w modelu symulacyjnym jest blok modelu Układu Hydraulicznego (rys. 8), w którym obliczane są oory ruchu, niezaleŝnie dla kaŝdej strony ojazdu. Są one odstawową informacjądo wyznaczenia ciśnień anujących w układzie hydraulicznym, a w konsekwencji do określenia rędkości jazdy ojazdu.

Koncecja hydrostatycznego układu jazdy tyu skid steer terenowego ojazdu secjalnego rzeznaczenia 65 Rys. 8. Schemat blokowy modelu układu naędowego ojazdu Fig. 8. Block diagram of the drive system Na drugim etaie racy model symulacyjny będzie rozbudowany dla uwzględnienia moŝliwości sterowania indywidualnego kaŝdego silnika hydraulicznego, w zaleŝności od stanu mierzonych wielkości ciśnień i rędkości obrotowych. 6. WNIOSKI W artykule rzedstawiono lan modernizacji urządzenia mobilnego z naędem hydrostatycznym jazdy. Celem modernizacji była realizacja koncecji zbudowania i oddania badaniom ekserymentalnym ojazdu terenowego wyosaŝonego w okładowy system monitorowania arametrów racy i wsomagania układu sterowania, w tym zarzadzania strumieniami mocy hydraulicznej do oszczególnych kół ojazdu, dla uzyskania załoŝonych funkcji bez udziału oeratora w trudnych niezdeterminowanych warunkach jazdy terenowej. Na tym etaie rzedstawiono schemat hydrauliczny, i oisano dobrane, na odstawie szacunkowych obliczeń, elementy układu oraz odstawy modelu symulacyjnego oracowanego w rogramie Matlab/Simulink. Przede wszystkim zaroonowano rozbudowę układu hydraulicznego w taki sosób, aby zwiększyć moŝliwości naędu jazdy, między innymi o dwa tyy ołączeń silników: równolegle i szeregowo. Dodatkowo o wrowadzonych modyfikacjach będzie moŝliwa regulacja, jak i stabilizacja ołoŝenia odwozia w zaleŝności od nachylenia terenu lub odczas okonywania rzeszkody. Pomiędzy silnikiem salinowym i omą dodano rzekładnię w celu orawy srawności układu orzez doasowanie rędkości obrotowej omy do zakresu, w którym uzyskuje ona nominalną srawność. Przewidziane, o zakończeniu rac modernizacyjnych, testy oligonowe i równolegle badania symulacyjne układu i elementów sterowania, umoŝliwią nie tylko ocenę rzyjętych załoŝeń, ale równieŝ ozwolą na dokonanie korekty algorytmów sterowania. W szczególności, dzięki zastosowaniu zaworów sterowanych za omocą elementów sieci CANBus i wrowadzeniu do układu niezbędnych czujników omiarowych, będzie moŝna rzebadać nie tylko wybrane algorytmy sterowania rędkością, lecz równieŝ ocenić

66 Artur GUZOWSKI, Andrzej SOBCZYK wykorzystania mocy wejściowej silnika salinowego z uwzględnieniem zuŝycia aliwa. Planuje się równieŝ analizę układu od kątem racjonalizacji uŝycia niezbędnego orzyrządowania kontrolno- omiarowego, co ma na celu obniŝenie kosztów budowy układu. LITERATURA [1] STRYCZEK S., 1999, Naędy hydrostatyczne, WNT. [2] SZYDELSKI Z., 1999, Pojazdy samochodowe, Naęd i sterowanie hydrauliczne, WKiŁ. [3] CHROSTOWSKI H., Kędzia K., 2006, Sterowanie hydrostatycznym hybrydowym układem naędowym, Hydraulika i Pneumatyka, 2, 35-38. [4] Praca zbiorowa, od red. Wacława KOLLEKA, 2012, Naędy hydrauliczne w maszynach i ojazdach, wyd. Politechnika Wrocławska. [5] GUZOWSKI A., SOBCZYK A., 2010, Mobile Robot with Hydrostatic Drive Controlled by PLUS+1 Module, Przegląd Mechaniczny, 1, 43-45. [6] SOBCZYK A., 2011, Imrovement of Hydraulic System Efficiency by Means of Energy Recueration, Politechnika Krakowska, Kraków. [7] Informacje techniczne, Pomy zębate SNP3, htt://www.onar-wadowice.l/. [8] Informacje techniczne, Rozdzielacze roorcjonalne PVG, htt://www.sauer-danfoss.l/. [9] Informacje techniczne, Elektronika mobilna PLUS+1, htt://www.sauer-danfoss-lus1.com/. MODERNIZATION OF ALL-TERRAIN VEHICLE HYDROSTATIC DRIVE SYSTEM FOR CONTROLLABILITY IMPROVING The article resents first stage of concet to build and develoment of rototye hydrostatically driven vehicle which was rimary designed and build in Institute of Machine Design fluid ower laboratory. The main goal of roject is creation of vehicle drive mechanism control system which allow introducing advanced rocedure of working conditions monitoring and related to them control algorithms. Such modified hydrostatic machine will be treated as a mobile object of tests with secial attention to drive control in case of moving through undefined terrain or surroundings (secial alication). Thus, in article contents, range of main changes in drive system structure was described to fulfill assumed task which should be obtained. At this stage of hydraulic scheme with secification of system comonents, which were chosen based on estimated calculation, were resented. First of all, reconstruction of hydraulic system in way to obtain caabilities of drive was roosed, allowing for arallel to serial connection of hydrostatic motors which drive the wheels, resulting in 2 stage seed control in relation to external driving resistance. Additionally hydraulic susension system will allow to undercarriage osition control in relation to sloe or in case of overcoming obstacles. Final verification of described changes will be ossible during field tests of vehicle drive control system. The electrohydraulic valves will be controlled by use of CANBus comonents with assist of measuring transducers what give oortunity check out and assess of different control algorithms of such arameters as seed, utilization of inut ICE ower, fuel consumtion, as well as later, quality of control from safety and ergonomic oint of view.