ระบบจำลองพลศาสตร์ยานยนต์ร่วมกับระบบล้อ ระบบรองรับและระบบบังคับเลี้ยวจริง

Abstract

ปัจจุบันการพัฒนาระบบช่วงล่างยานยนต์จะมุ่งเน้นไปทางด้านความสะดวกสบายและความปลอดภัยเป็นหลัก การพัฒนาดังกล่าวจำเป็นต้องมีความเข้าใจในการสร้างแรงจากยาง และทำนายผลที่แรงนั้นมีต่อการเคลื่อนที่ของตัวรถ วิทยานิพนธ์ฉบับนี้มีจุดประสงค์เพื่อนำเสนอชุดทดสอบที่ใช้ในการตรวจวัด และทำนายผลของแรงดังกล่าวด้วยระเบียบวิธีแบบ Hardware-in-the-loop (HIL) ชุดทดสอบ HIL นี้มีหลักพื้นฐานคือการใช้แบบจำลองพลศาสตร์ยานยนต์แบบสองล้อ (แบบจำลองจักรยาน) จำลองการเคลื่อนที่ของตัวรถโดยแทนล้อหน้าของรถ ในแบบจำลองนั้นด้วยล้อทดสอบและระบบช่วงล่างจริงจากรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ล้อทดสอบดังกล่าวจะวิ่งอยู่บนล้อจำลองพื้นถนนที่สามารถควบคุมอัตราเร็วและมุมการวางตัวได้ ค่าสถานะของตัวรถในแบบจำลองจักรยาน จะใช้ในการควบคุมล้อทดสอบและล้อจำลองพื้นถนนนี้ แรงที่เกิดจากมุมไถลระหว่างล้อทดสอบและล้อจำลองพื้นถนน จะถูกป้อนกลับเข้าสู่แบบจำลองจักรยาน ส่งผลให้การเคลื่อนที่ของตัวรถในแบบจำลองดังกล่าว มีความสมจริงมากยิ่งขึ้น ซึ่งชุดทดสอบ HIL ที่จัดสร้างขึ้นประกอบไปด้วย ระบบกันสะเทือนแบบ แมคเฟอร์สัน สตรัท ระบบบังคับเลี้ยว รวมไปถึงระบบขับเคลื่อนล้อหน้าซ้ายของรถนิสสันซันนี่ B10 ยางที่ใช้มี เส้นผ่านศูนย์กลาง 580 มิลลิเมตร และล้อจำลองพื้นถนนมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 600 มิลลิเมตร โดยจากการทดสอบการทำงานพบว่า ชุดทดสอบ HIL นี้สามารถสร้างมุมเลี้ยวให้กับล้อทดสอบ และมุมการวางตัวของล้อจำลองพื้นถนนได้ในช่วง -5 องศาถึง 8 องศา มุมไถลสูงสุดมีค่า +/- 3 องศา อัตราเร็วสูงสุดของล้อทดสอบ มีค่าประมาณ 3.7 รอบ/วินาที (24.2 กิโลเมตร/ชั่วโมง) ที่มุมไถลเป็น 0 องศา และ 2.6 รอบ/วินาที (17.1 กิโลเมตร/ชั่วโมง) เมื่อมุมไถลมีค่าสูงสุด ผลจากการใช้ชุดทดสอบ HIL ทดสอบลักษณะต่างๆทางด้านพลศาสตร์ยานยนต์พบว่า แรงด้านข้างที่กระทำต่อล้อทดสอบมีความไม่เป็นเชิงเส้นสูง และค่าสัมประสิทธิ์แรงด้านข้างของระบบล้อทดสอบมีค่าประมาณ 1,250 นิวตัน/องศา นอกจากนี้ในการทดสอบการเลี้ยวโค้งที่สภาวะคงตัวพบว่า รถยนต์ที่มีระบบช่วงล่างลักษณะนี้จะดื้อโค้งมากกว่า ผลที่ได้จากการคำนวณด้วยแบบจำลองจักรยานเพียงอย่างเดียว ในการทดสอบการตอบสนองต่อสัญญาณการเลี้ยวแบบกะทันหันแสดงให้เห็นว่า ความไม่เป็นเชิงเส้นและช่วงเวลาหน่วงของการสร้างแรงจากยาง ส่งผลให้เกิดการสั่นแกว่งของค่าการเคลื่อนที่ของตัวรถในช่วงก่อนเข้าสู่สภาวะคงตัว ซึ่งการสั่นแกว่งดังกล่าวจะมีแนวโน้มลดลงเมื่ออัตราเร็วตามแนวแกนของตัวรถในแบบจำลองมีค่าสูงขึ้น ซึ่งผลการตอบสนองต่างๆ เหล่านี้ไม่สามารถพบได้จากการใช้แบบจำลองจักรยานเพียงอย่างเดียว