XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

к.т.н, Павленко О.В., к.т.н, Павленко В.В., Рома О. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СКЛАДУ ЦІЛЬОВОЇ ФУНКЦІЇ ПРИ ОПТИМІЗАЦІЇ РЯДУ ПЕРЕДАВАЛЬНИХ ЧИСЕЛ ВАНТАЖНИХ

к.т.н, доц.  Павленко  О.В., к.т.н, доц.  Павленко В.В., Рома О.

Кременчуцький державний політехнічний університет імені Михайла Остроградського

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СКЛАДУ ЦІЛЬОВОЇ ФУНКЦІЇ ПРИ ОПТИМІЗАЦІЇ РЯДУ ПЕРЕДАВАЛЬНИХ ЧИСЕЛ ВАНТАЖНИХ АВТОМОБІЛІВ НА ЇХ ПАЛИВНУ ЕКОНОМІЧНІСТЬ

  Вступ. Аби досягти оптимальної конструкції будь якого технічного об'єкту зазвичай використовують методи оптимізації. Загалом розроблено досить багато алгоритмів оптимізаційного пошуку, [1, 2].  При використанні цих алгоритмів для оптимізації параметрів автомобілів закономірно випливає питання побудови цільової функції. Очевидно, що її треба будувати таким чином аби досягти максимально можливих значень оціночних показників витративши при цьому щонайменше трудових витрат. Проблема полягає в тому, що має місце багатокритеріальна оптимізація з обмеженнями. Причому одна частина оціночних показників має максимізуватися а інша - мінімізуватися. Це означає що значно поліпшивши одні показники одночасно погіршаться інші. От же пропонується за рахунок раціонального складу цільової функції оптимізувати параметри автомобіля таким чином, щоб запобігти погіршенню  окремих його показників.

Вступ. Аби досягти оптимальної конструкції будь якого технічного об'єкту зазвичай використовують методи оптимізації. Загалом розроблено досить багато алгоритмів оптимізаційного пошуку, [1, 2].  При використанні цих алгоритмів для оптимізації параметрів автомобілів закономірно випливає питання побудови цільової функції. Очевидно, що її треба будувати таким чином аби досягти максимально можливих значень оціночних показників витративши при цьому щонайменше трудових витрат. Проблема полягає в тому, що має місце багатокритеріальна оптимізація з обмеженнями. Причому одна частина оціночних показників має максимізуватися а інша - мінімізуватися. Це означає що значно поліпшивши одні показники одночасно погіршаться інші. От же пропонується за рахунок раціонального складу цільової функції оптимізувати параметри автомобіля таким чином, щоб запобігти погіршенню  окремих його показників.Метою є визначення раціонального складу цільової функції, що забезпечить досягнення оптимальних значень ряду передавальних чисел трансмісії автомобіля.

 Основні методи дослідження було викладено в [3] відносно швидкісних властивостей. В даному матеріалі розглянемо як впливає оптимізація ряду передавальних чисел трансмісії вантажного автомобіля на показники його паливної економічності. Основним показником паливної економічності повноприводних автомобілів вважається витрата палива в усталеному русі на різних передачах. В даному випадку її значення розраховувалась як середнє інтегральне значення витрат палива на всіх передачах, [4].

Дослідження впливу складу цільової функції та методу оптимізації на вибрані показники виконувались на прикладі автомобіля КрАЗ 5131ВЕ.

Нагадаємо, що оптимізація виконувалась за чотирма алгоритмами: квазінютонівським, модифікованим методом Ньютона, симплексу та Хука-Дживса. Отже розглянемо отримані результати розрахунків відносно витрати палива усталеного руху для кожного методу окремо а потім зробимо загальні висновки.

Квазіньтонівський метод, а також метод симплексу ы Хука-Дживса,  дозволив суттєво покращити витрату палива усталеного руху на 31 % для тридцатьоднієї цільової функції. Що мають в своєму складі такі показники: довжина шляху розгону, середнє інтегральне прискорення за час розгону, середній динамічний фактор і витрату палива усталеного руху.  Модифікований метод Ньютона не дав позитивних результатів взагалі. Такий же відсоток можна отримати якщо виконати однокритеріальну оптимізацію тільки за витратою палива  усталеного руху. Модифікрваний метод Ньютона дає тіж 31 % але тільки для однієї цільової функції що складається з таких показників: час розгону до 60 км/год, середнє прискорення при розгоні, витрата палива за час розгону і витрата палива усталеного руху. Метод симплексу також дав зменшення витрати палива усталеного руху (31 %) для функції, що складається з середнє прискорення при розгоні, витрата палива за час розгону, середній динамічний фактор; і на 31,13 % для всіх чотирьох алгоритмів для цільової функції з витратою палива за час розгону і середнім динамічним фактором, або витратою палива за час розгону і середнім прискоренням за час розгону.

Якщо обмежитись тільки середньою витратою палива усталеного руху то доцільно виконувати оптимізацію за одним критерієм -  витрата палива усталеного руху. При цьому з рівноцінним успіхом можна використати квазіньтонівський метод, метод симплексу або метод Хука -Дживса.

Якщо зробити рекомендації щодо вибору методу оптимізації та складу цільової функції не тільки за критерієм витрати палива усталеного руху а й з урахуванням швидкісних показників і паливної економічності в їздових циклах, то такий вибір забезпечить покращення витрати палива і збільшення середньої швидкості в магістральному їздовому циклі приблизно на 2,5 %, без суттєвого погіршення (менше 1 %) швидкісних показників. При цьому збільшиться на 3,5 % витрата палива в міському їздовому циклі і суттєво погіршиться пристосованість автомобіля до руху в ускладнених умовах, оскільки значення середнього динамічного фактору зменшиться на 50 %.  Отже коло використання показника середня витрата палива для трьох вищенаведених алгоритмів оптимізації обмежується автомобілями, що призначені до експлуатації на дорогах з твердим покриттям переважно рівнинного характеру.

Загалом ці два критерії входять у протиріччя, розрахунки показують чітку закономірність: при поліпшенні паливної економічності усталеного руху за рахунок ряду передавальних чисел трансмісії пропорційно погіршується середній динамічний фактор автомобіля. В цьому випадку є доцільним спробувати підібрати ряд передавальних чисел так, щоб процес розгону проходив більш економно. Так при цільовій функції, що включає довжину шляху розгону, витрату палива при розгоні, середній динамічний фактор і середню витрату палива усталеного руху у поєднанні з квазіньтонівським методом отримаємо такі результати. Витрата палива в магістральному їздовому циклі зменшиться на 12,15 % (процесів розгону в цьому циклі менше ніж в міському), середня швидкість в магістральному їздовому циклі збільшиться на 7 %. Витрата палива в міському їздовому циклі збільшиться на 4,35 % а середня швидкість зменшиться на 1 %. Зміна показників розгону не перевищує 1 %, що є незначним.

Що стосується повноприводних автомобілів підвищеної прохідності, то достатньо не включати до цільової функції середню витрату палива усталеного руху. Відповідно вдається підвищити середній динамічний фактор, покращуються показники магістрального їздового циклу, сам середній динамічний фактор, показники розгону майже без змін, але збільшується середня витрата палива усталеного руху. Найвірогідніше, що при оптимізації ряду передавальних чисел трансмісії прийдеться змиритися із 10...15 % відсотковим збільшенням витрати палива в усталеному русі.

Література:

•1. Реклейтик Г., Рейвиндран А., Рєгсдейл К, Оптимизация в технике: в 2-х кн.. Кн. 1. Пер.  с англ. - М.: Мир, 1986. - 349 с.

•2. Реклейтик Г., Рейвиндран А., Рєгсдейл К, Оптимизация в технике: в 2-х кн. Кн. 2. Пер.  с англ. - М.: Мир, 1986. - 320 с.

•3. Павленко О.В., Павленко В.В. Дослідження впливу складу цільової функції при оптимізації ряду передавальних чисел вантажних автомобілів на їх швидкісні властивості. Матеріали п'ятої всеукраїнської науково-практичної інтернет-конференції 17 - 19 червня 2009 року. Частина 4. с. 40 - 43.

•4. Павленко А.В., к.т.н.,  Павленко В.В., доц. к.т.н.  Оптимизация числа передач трансмиссии автомобилей по условию получения максимальных скоростных свойств // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук КДПУ, 2003.-Вип. 4(21), - 274с.

 


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>