Βελτιστοποίηση κινηματικής συστήματος διεύθυνσης μέσω προγράμματος μαθηματικής προσομοίωσης
Kinematic optimization of steering mechanism in numerical computing environment
Subject
TPSH::Τεχνολογία::ΜηχανολογίαKeywords
Κινηματική ; Σύστημα διεύθυνσης ; Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης ; Βελτιστοποίηση ; MATLABAbstract
Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται μοντελοποίηση συστήματος διεύθυνσης μοχλικού τύπου και βέλτιστη κινηματική σύνθεση αυτού με χρήση αλγορίθμων βελτιστοποίησης μαθηματικού λογισμικού MATLAB. Αρχικά, αναφέρονται βασικά στοιχεία θεωρίας οχημάτων, όπως τύποι συστημάτων διεύθυνσης και γεωμετρίας, αρχές κίνησης και η έννοια της παραμόρφωσης των ελαστικών των τροχών. Παρατίθεται η επικρατέστερη μεθοδολογία προσέγγισης κινηματικής μοντελοποίησης, βελτιστοποίησης και χρήσης σχετικών εργαλειοθηκών MATLAB. Στη συνέχεια, βάσει της μεθοδολογίας, δομούνται οι εξισώσεις κίνησης της κινηματικής αλυσίδας του μοχλικού συστήματος στο επίπεδο. Οι εξισώσεις διαμορφώνονται σε πρόβλημα βελτιστοποίησης το οποίο επιλύεται με αλγόριθμο εντοπισμού ολικού ακροτάτου, μετά από σύνταξη προγράμματος στο MATLAB. Στόχος του προγράμματος είναι η επιλογή των ανεξάρτητων παραμέτρων του συστήματος που βελτιστοποιούν την κινηματική συμπεριφορά του οχήματος, βάσει ενός επιθυμητού κριτηρίου. Ως κριτήριο βελτιστοποίησης επιλέγεται η αρχή Ackermann. Επιπρόσθετα, παρουσιάζεται το αποτέλεσμα του προγράμματος για σύστημα διεύθυνσης προοριζόμενο για όχημα δεδομένων κατασκευαστικών χαρακτηριστικών και εύρους κίνησης και πραγματοποιείται μια σύντομη εποπτική ανάλυση των ανεξάρτητων παραμέτρων που επηρεάζουν την κίνησή του. Προκειμένου να παρέχεται η δυνατότητα σε ανεξάρτητο χρήστη να προσαρμόζει τα δεδομένα του προγράμματος στο εκάστοτε υπό σχεδιασμό όχημα, αναπτύχθηκε πλαίσιο διαλόγου απλουστευμένης μορφής μέσω MATLAB GUIDE. Επιπλέον, συντάχθηκε σύντομος κώδικας προσομοίωσης της κίνησης του μηχανισμού. Τέλος, σχολιάζονται τα αποτελέσματα και η εγκυρότητα της ανάλυσης και του προγράμματος, ενώ καταγράφονται ιδέες για μελλοντικές μελέτες.
Abstract
The present thesis carries out the analysis of lever arm steering mechanism and its optimized kinematic synthesis via MATLAB’s optimization algorithms. Firstly, basic elements of vehicle theory are introduced, such as different types of steering mechanisms and geometries, motion principles and the concept of lateral distortion of the tires. The commonly used methodology for kinematic analysis, optimization and use of MATLAB’s toolboxes is cited. Subsequently, mathematic functions that describe the planar motion of the mechanism are produced, premised upon the given methodology. These functions are used to set an optimization problem, to be solved with algorithms providing a single global solution, after building a MATLAB program. The program’s objective is the calculation of the system’s independent parameters that optimize the kinematic performance of a vehicle based on a desired criterion. The Ackermann principle is the selected optimization criterion. In addition, the thesis presents the program’s solution for a steering mechanism of a vehicle with fixed manufacturing characteristics and amplitude of motion, and carries out a brief graphical interpretation of how each independent parameter affects the mechanism’s motion. In order for an independent user to be able to manipulate and customize the program, based on the vehicle under design, a simple user interface is developed in MATLAB GUIDE. Furthermore, a concise motion simulation code is written. In conclusion, the outcomes and the validity of the analysis and the program are discussed and insights for further work are given.
Number of pages
112Faculty
Σχολή Τεχνολογικών ΕφαρμογώνAcademic Department
Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.Language
GreekCollections
The following license files are associated with this item:
Except where otherwise noted, this item's license is described as
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα