tugas resume teknik kendaraan

7/26/2019 Tugas Resume Teknik Kendaraan

1/16

A Vehicle Dynamics Model for Driving

Simulators

Masters Thesis

JORGE GMEZ ER!"!DEZ

De#artment of A##lied Mechanics

Division of Vehicle Engineering and Autonomous Systems

Vehicle Dynamics

$%A&MERS '!(VERS()* O )E$%!O&OG* G+te,org- S.eden /01/

Master2s thesis /01/3/4


2/16

1. Perkenalan

Laporan ini menjelaskan pengembangan dan validasi model matematika baru

(dinamika Kendaraan Model atau VDM) untuk menghitung di Realtime dinamika

mobil penumpang. VDM baru ini akan dilaksanakan dalam simulator mengemudi

maju di !alan "#edia dan Lalu Lintas Resear$h %nstitute& juga dikenal sebagai V'%.

1.1 "imulator Mengemudi dan Peran VDM

ntuk memahami peran VDM di simulator itu penting untuk memahami

bagaimana simulator bekerja. simulator V'% mengemudi dapat dibagi menjadi

subsistem utama&

1.* De+nisi Pro,ek

'ujuan utama dari 'esis ini adalah untuk mengembangkan model dinamikakendaraan baru dan menerapkann,a dalam V'% simulator terbaru& "im%V&

menggunakan Modeli$a- sebagai bahasa pemrograman.

1. Motivasi

"ejak V'% melakukan benarbenar berbagai eksperimen ,ang berbeda di

simulator& ada kebutuhan untuk /eksibilitas ,ang tinggi untuk men,esuaikan bagian

,ang berbeda dari perangkat lunak untuk membuat eksperimen ,ang berbeda.

"alah satu bagian dari perangkat lunak ,ang biasan,a disetel adalah VDM& dan

dengan VDM saat men,etel model adalah tugas ,ang kompleks dan sangat

memakan #aktu.

0al ini juga terlihat bah#a kinerja dan penanganan kendaraan telah meningkat

selama dua puluh tahun terakhir. "ebuah VDM baru ,ang me#akili penanganan dan

kinerja kendaraan modern ,ang akan melibatkan peningkatan realisme pengalaman

simulator..

1. Karakteristik Model


3/16

Karakteristik utama model harus memenuhi ter$antum di ba#ah ini2

1. Model harus menghitung gerak kendaraan mempertimbangkan 3 derajat

kebebasan (D45) dari kabin kendaraan.

*. Model harus akurat menghitung gerak kendaraan hingga per$epatan longitudinal

dan lateral 6&3& karena mereka adalah batas realistis bah#a sopir ratarata dapat

men$apai dalam kondisi mengemudi normal.

. Model harus parameteri7ed dengan $ara ,ang realistis& mengingat parameter

desain utama dari mobil n,ata. . Model harus dikembangkan sedemikian rupa

sehingga +tur ,ang berbeda dapat diedit. Komponen harus diganti dengan ,ang

baru dengan mudah.

. Model harus mampu berjalan di Realtime pada *66 07 atau lebih& agar berguna

dalam simulator. %ni berarti bah#a model harus dikembangkan menjadi kaku dane+sien dari sudut pandang numerik pandang.

1. Keterbatasan

Model ini dimaksudkan untuk me#akili perilaku penumpang mobil saat

berkendara di jalan umum& karena ini adalah rentang utama dan khas penggunaan

simulator.

Ketika mobil didorong hingga batasbatasn,a& seperti itu terjadi dalam

aplikasi tertentu seperti motor& perilaku kendaraan dipengaruhi oleh sejumlah

karakteristik kendaraan ,ang dapat diabaikan ketika mengemudi di normal (jugadisebut linear

1&3 8ahasa Programming

8ahasa pemrograman alternati9 ,ang digunakan untuk mengembangkan VDM

akan Modeli$a-& ,ang merupakan noneksklusi9& objek berorientasi& berdasarkan

persamaan bahasa untuk mudah model sistem +sik ,ang kompleks. :da beberapa

lingkungan simulasi berjalan Modeli$a-& baik komersial dan gratis. "alah satu

lingkungan komersial D,mola& ,ang dikembangkan oleh Dassault ",stemes& ,ang

men,ediakan +tur untuk mengekspor model ,ang dikembangkan di Modeli$a-

untuk "imulink-. Dengan $ara ini mereka bisa berjalan di Realtime menggunakan

;P< 'arget (modeli$a.org& d,mola.$om).

"ebuah sistem +sik dapat dimodelkan dalam D,mola dengan menulis

persamaan mende+nisikan sistem dalam $ara ,ang lebih mudah

Dalam pro,ek ini diputuskan untuk mengembangkan VDM dari a#al. Pilihan

ini memba#a beban kerja ,ang lebih tinggi. =amun& mereka VDM akan lebih mudah


4/16

untuk memahami dan karena itu mudah untuk men,esuaikan daripada

menggunakan komponen dari perpustakaan ,ang tersedia.

* Vehi$le D,nami$s Model Deskripsi

*.1 "istem Koordinasi

"istem koordinat ,ang akan digunakan selama seluruh pro,ek ditunjukkan

pada >ambar *.1.%t sesuai dengan standar %"4& seperti ,ang dijelaskan dalam %"4

??. Dengan ini sistem koordinat& gerakan maju dari kendaraan dijelaskan di

positi9 ; sumbu& gerakan lateral ,ang dijelaskan oleh sumbu @& menjadi positi9

ketika berorientasi ke kiri (dari posisi driver) dan gerakan vertikal di#akili dalam A

sumbu. Rotasi dari kabin kendaraan juga termasuk dalam sistem koordinat ini.

Rotasi roll dide+nisikan sekitar sumbu ;& rotasi lapangan sekitar sumbu @ dan rotasi

,a# sekitar A sumbu.

*. "truktur VDM


5/16

Dalam rangka untuk memiliki /eksibilitas ,ang baik program Modeli$a-

harus jelas& mudah dipahami dan terorganisir dengan baik& sehingga perubahan

dapat dilakukan dengan $epat.

Mempertimbangkan ideide ini& keputusan ,ang diambil adalah untuk membagi

model menjadi subsistem ,ang berbeda& dengan $ara ,ang sama bah#a kendaraan

n,ata dapat dibagi. >ambar *.

Komponen utama adalah2

1. Model


6/16

>oogle 'erjemahan untuk 8isnis2Perangkat PenerjemahPenerjemah "itus

ebPeluang Pamenunjukkan representasi skematik dari tata letak model ,ang.

Model $hasis

.* implementasi model $hasis

gerak .*.1 Kendaraan

Dengan semua pertimbangan dilakukan di atas& adalah mungkin untuk menentukan

sistem persamaan di9erensial mengendalikan gerak kabin kendaraan

.*.* Dinamika Rotasi 8an

"etelah persamaan ,ang dibutuhkan untuk menghitung gerak kendaraan di 3

D45 telah disajikan& perhitungan terakhir ,ang dilakukan dalam sistem ambar .sho#s representasi skematik dari roda& di mana torsi mengemudi ,ang

dihasilkan oleh driveline ditampilkan dalam #arna hijau& torsi pengereman ,ang

dihasilkan oleh sistem pengereman ditampilkan dalam #arna merah dan ga,a

longitudinal ,ang dihasilkan dalam kontak antara jalan dan ban adalah diper


7/16

lihatkan dengan #arna biru. Ketika pasukan ini tidak seimbang& per$epatan rotasi di

roda mun$ul& menurut Persamaan .**.

.*. sistem koordinat ke$epatan ban

:khirn,a& untuk menghitung kekuatan ban dalam model ban itu perlu untuk

mengetahui ke$epatan longitudinal dan lateral pada setiap ban. Karena ke$epatan

pada setiap ban tergantung pada ke$epatan kendaraan dan parameter geometris

utama sasis& adalah logis untuk menghitung mereka dalam model $hassis.

8erdasarkan sketsa ditunjukkan pada >ambar .3& adalah mungkin untukmenentukan ke$epatan roda lokal sebagai2

Model 8an

.* "emiempiris pemilihan model

Dari literatur& terutama Pa$ejka (*66) dan "vendenius (*66B)& prapemilihan

tiga model ban telah dilakukan& dan setelah itu perbandingan antara model ini

dilakukan. 0al ini adil untuk mengatakan bah#a VDM harus dapat bekerja dengan


8/16

model ban ,ang berbeda& sebagaimana ditetapkan dalam 8agian 1.& dan tiga

model pradipilih memadai

untuk aplikasi ini& mengingat akurasi dan tingkat detail mereka& namun

karena keterbatasan #aktu han,a satu dari mereka akan dilaksanakan dalam

pro,ek ini. Menurut pendapat penulis& hal itu bisa menarik sebagai pekerjaan dimasa depan untuk melakukan evaluasi perilaku VDM dengan model ban ,ang

berbeda.

. Model Penerapan "ikat

Model 8rush dilaksanakan berdasarkan enam input dan empat parameter& ,ang

ter$antum dalam 'abel .* dan .. Dengan masukan dan parameter& keluaran

utama ,ang dihasilkan adalah2 ga,a longitudinal& ga,a lateral dan torsi

men,elaraskan diri. "elain itu& slip longitudinal dan lateral juga dikirim sebagai

model keluaran& karena mereka berguna untuk memahami respon kendaraan.

. parameter model ban

"ingkatn,a& semua parameter ,ang terkait dengan model ban ter$antum dalam

bagian ini.

"uspension ",stem Model

Pelaksanaan .* "uspensi

Pertimbangan pertama dalam pelaksanaan suspensi adalah untuk menggambarkan

variabel utama mengenai roll dan pit$h aEis.

Dimulai dengan gulungan& kuantitas pertama untuk menghitung adalah jarak

vertikal antara kendaraan dan roll sumbu.

3. "teering Model


9/16

"istem kemudi kendaraan memiliki tujuan utama dari transmisi input kemudi

dilakukan oleh pengemudi melalui roda kemudi ke roda steerable& untuk

mengendalikan arah vehi$leFs.

3.1 ulasan "astra

Dalam mobil penumpang& sudut kemudi ditransmisikan ke roda ,ang dapat

dikendalikan melalui sistem mekanik disusun oleh serangkaian hubungan. :da

solusi teknis ,ang berbeda tapi ,ang paling digunakan saat ini di mobil penumpang

adalah sistem kemudi ra$k dan pinion& ,ang dapat dilihat pada >ambar 3.1.

"ebenarn,a& dalam sistem kemudi n,ata kinematika gerakan roda ,ang lebih

kompleks. Ketika kendaraan didorong melalui sudut& roda bagian dalam

menggambarkan pergantian radius lebih ke$il dari roda luar dan itu berarti bah#aroda bagian dalam sumbu dikendalikan membutuhkan sudut kemudi lebih besar

dari roda luar& jika roda bagian dalam akan $enderung geser atas jalan. "ituasi ini

dapat dilihat pada >ambar 3.*.


10/16

Meskipun 9akta bah#a roda dapat dikendalikan dalam mobil n,ata mengubah sudut

,ang berbeda& untuk model ini adalah #ajar untuk mengasumsikan bah#a kedua

roda akan mengubah sudut ,ang sama& tanpa termasuk perbedaan besar dalam

hasil.

Properti lain ,ang harus dipertimbangkan ketika pemodelan sistem kemudi adalah

sudut kaki statis untuk as roda depan dan belakang. Roda dalam kendaraan diatur

untuk memiliki sudut steer a#al& bahkan ketika setir tidak diakti9kan. Dalam mobil

jalan& kedua as roda depan dan belakang selalu diatur dengan toein ke$il (lihat

>ambar 3.). Karakteristik ini meningkatkan stabilitas kendaraan saat berkendara

lurus dan juga memiliki pengaruh dalam respon kendaraan ketika memasuki pada

gilirann,a. 8iasan,a& toeout han,a digunakan untuk keperluan balap& karena dapat

meningkatkan respon kendaraan saat berbelok tetapi tidak stabil saat berkendara

lurus.

Dengan ideide ,ang disajikan di atas& sistem kemudi sederhana dapat dimodelkan

dengan mende+nisikan stati$ kakisudut dan rasio kemudi& tapi respon kemudi

model dengan seperti sistem kemudi sederhana mungkin tidak akan $ukup akurat

untuk me#akili penanganan kendaraan realistis.

3.*


11/16

0al pertama ,ang harus dipertimbangkan adalah kepatuhan kolom kemudi& ,ang

akan memberikan hubungan antara input kemudi dan sudut kemudi ,ang ditularkan

melalui rak dan pinion ke roda. "trategi ,ang digunakan untuk perhitungan ini

adalah untuk menerapkan beberapa pen,aringan dan redaman murni untuk input

kemudi& seperti dapat dilihat di

Persamaan 3.1 dan 3.*. Dalam persamaan ini merupakan masukan kemudi dan

input kemudi teredam ,ang sampai ke pinion& sementara

han,a variabel internal digunakan untuk perhitungan.

B driveline Model

B.1 lasan "astra

"ebuah driveline dasar dapat disusun oleh sebuah mesin ,ang men,ediakan da,a

,ang dibutuhkan untuk memindahkan kendaraan dan sistem transmisi untuk

mentrans9er kekuatan ,ang dari mesin ke roda.

ntuk driveline sementara ini& mesin pembakaran internal ,ang dide+nisikan oleh

torsi versus ke$epatan rotasi akan digunakan. Karena semua parameter ,ang

digunakan untuk menentukan VDM ini dari "aab G seri& adalah logis untuk

menggunakan mesin dari kendaraan ,ang sama. Mesin ,ang dipilih adalah mesin

*.6 bensin dengan turbo$harger ,ang melakukan 1B da,a rem kuda. >ambar B.1

menunjukkan kurva torsi maksimum dan torsi minimum terhadap ke$epatan rotasi

mesin untuk mesin ,ang dipilih.


12/16

Karena sebagian besar kendaraan ,ang dijual di "#edia dilengkapidengan transmisi manual& keputusan ,ang diambil

adalah menggunakan gear boE manual driveline ini. >earboE digunakan adalah

transmisi manual lima gigi dengan rasio transmisi ,ang sama sebagai "aab G *.6'.

"ebuah representasi skematis dari driveline lengkap ditunjukkan pada >ambar B.*

Pelaksanaan B.* driveline

Pertimbangan a#al tentang pelaksanaan driveline adalah untuk mendapatkan

9ungsi sederhana me#akili kurva dari >ambar B.1. Keputusan ,ang diambil adalah

untuk men,esuaikan kurva ,ang menggunakan 9ungsi polinomial& memperoleh

Persamaan B.1 dan B.* untuk me#akili mesin maksimum dan torsi minimum

sebagai 9ungsi dari ke$epatan mesin.


13/16

? Model "istem Pengereman

?.1 lasan "astra

"ebagian besar mobil penumpang modern dilengkapi dengan $akram rem di

roda empat& dengan penge$ualian untuk beberapa ke$il dan rendah mobil murah

,ang masih menggunakan rem tromol di roda belakang. >ambar ?.1 menunjukkan

tata letak sistem pengereman umum dengan rem $akram depan dan rem belakang

drum.

?.* %mplementasi "istem Pengereman

8erdasarkan teori ,ang ditunjukkan pada bagian sebelumn,a& langkah pertama

adalah untuk menghitung tekanan pengereman pada setiap $alliper. Kedua kaliper

pada setiap poros akan memiliki tekanan ,ang sama.


14/16

G Vehi$le D,nami$s Model Validasi

Validasi model dinamika kendaraan ,ang kompleks& seperti ,ang dikembangkandalam tesis ini& adalah nonsepele& mahal dan memakan #aktu tugas. Pertama

perlu untuk memperoleh data ,ang memadai dan akurat& per#akilan dari perilaku

kendaraan n,ata dalam kondisi mengemudi ,ang berbeda. Kemudian& data ,ang

dapat dibandingkan dengan model perilaku dan perbedaan dapat diminimalkan

dengan tuning model respon& melalui optimasi parameter.

Pertama& data kendaraan n,ata meliputi berbagai kondisi berkendara ,ang

dibutuhkan. Kondisi mengemudi ,ang berbeda ,ang mungkin mun$ul di sebuah

jalan ,ang terbuka tidak terbatas& dan sumber da,a ,ang dibutuhkan untuk

mendapatkan data itu& ,ang mungkin termasuk men,e#a kendaraan& jalur tes dan

pengukuran peralatan ,ang $ukup mahal. %ni menentukan kebutuhan besar untukmenemukan keseimbangan antara jumlah data untuk mengumpulkan dan sumber

da,a ,ang diperlukan untuk melakukann,a.


15/16

Dengan ide untuk menemukan keseimbangan ,ang disebutkan& prosedur tes harus

hatihati dikembangkan& berusaha mengumpulkan data ,ang representati9 $ukup

dengan sumber da,a ,ang tersedia.

"etelah data terkumpul& proses men,esuaikan perilaku VDM untuk men$o$okkan

data ini dapat mulai. "eperti ,ang telah ditunjukkan dalam babbab sebelumn,a

dari laporan ini& VDM adalah parameter dengan B parameter ,ang berbeda ,ang

akan mempengaruhi respon VDM. 0al ini $ukup merepotkan dan memakan #aktu&

sehingga strategi ,ang memadai untuk men,esuaikan parameter ini dan tune

respon model ,ang juga perlu dikembangkan.

"etelah parameter disesuaikan untuk pengukuran& validasi model dapat dianggap

selesai. =amun& dengan mempertimbangkan bah#a VDM merupakan salah satu

bagian dari sistem simulator& perlu untuk bekerja dengan baik sebagai bagian dari

seluruh simulator. %ni berarti bah#a validasi model ,ang juga akan men$akup

beberapa eksperimen simulator. 'ujuan utama dari per$obaan simulator akan

membandingkan VDM baru terhadap model ,ang saat ini digunakan dan juga

memvalidasi interaksi antara VDM baru dan simulator mengemudi.

G.* Model tala

"etelah pengukuran dari jalur uji telah diperoleh dan pekerjaan ,ang panjang dan

membosankan pas$apengolahan data ini selesai& proses tuning parameter model&sampai melakukan seperti mobil n,ata& dapat dimulai.

0al pertama ,ang harus dilakukan& mengenai model tuning& adalah untuk

menentukan strategi ,ang tepat. "eperti disebutkan sebelumn,a& VDM ini memiliki

B parameter ,ang berbeda dan mereka semua akan mempengaruhi respon

kendaraan& meskipun tidak semua dari mereka harus diubah se$ara bebas. Model

ini memiliki beberapa parameter ,ang menentukan kondisi lingkungan& seperti

gravitasi atau kepadatan udara ,ang tentu saja tidak boleh diubah. 0al ini juga

termasuk parameter ,ang menggambarkan karakteristik umum dari mobil sepertimassa& dimensin,a& posisi atau koe+sien drag. 8an,ak parameter telah diukur

dengan upa,a besar dan akurasi dan tidak boleh diubah. Di sisi lain& ada beberapa

parameter di VDM terkait dengan komponen dimodelkan dengan $ara sederhana&

seperti misaln,a parameter suspensi atau parameter kemudi. 'ampakn,a logis

untuk memodi+kasi parameter ,ang men,angkut komponen VDM ,ang dimodelkan

dalam $ara ,ang lebih perkiraan& karena mereka dapat memperkenalkan perbedaan


16/16

terbesar. Diputuskan untuk memodi+kasi parameter mende+nisikan komponen

komponen berikut2 sistem kemudi& suspensi& sistem pengereman dan model ban.

G. eksperimen "imulator

Proses tuning respon model ,ang digambarkan di bagian preseden adalah titik

utama dari validasi VDM. =amun& penting untuk diingat bah#a mereka VDM harus

bekerja sebagai bagian dari sistem ,ang lebih besar& simulator mengemudi. "elama

bagian pertama dari validasi& ,ang VDM disimulasikan dan disetel di komputer

standalone tetapi ketika dido#nload ke simulator dan digunakan se$ara real time&

masalah dan ketidakstabilan numerik $enderung mun$ul. 8eberapa masalah ini

biasan,a terkait dengan kombinasi input ,ang tidak pernah mun$ul dalam simulasi

komputer. "ebuah proses debugging lama telah dilakukan untuk menghilangkan

semua $a$at dan mendapatkan berjalan VDM di simulator dengan $ara terbaik

mungkin.

tugas resume teknik kendaraan

Documents