Ralliauton iskunvaimentajan matemaattisen mallin luominen Matlab/Simulink -ohjelmistoon
Mattila, Lauri (2017)
Diplomityö
Mattila, Lauri
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017121155553
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017121155553
Tiivistelmä
Ralliautojen kehitystyötä säätelevät kansainvälisen autourheilun kattojärjestön FIA:n säännöt. Kaikki kilpailuissa käytettävät autot pitää olla luokiteltuja. Luokitustodistuksessa on merkitty auton osien kuvat ja mitat, joita osien tulee vastata. Tästä johtuen auton suoritus ja kilpailukyvyn parantaminen tulee tehdä auton niihin osiin joita luokitukset eivät koske. Tästä johtuen auton iskunvaimentimien kehitystyö on yksi merkittävimmistä kohteista, jolla auton suoritus- ja kilpailukykyä pyritään parantamaan. Iskunvaimentimien kehitystyössä käytetään pääsääntöisesti iskunvaimentajadynamometriä, jolla tutkitaan iskunvaimentajaan tehtyjen muutosten vaikutuksia. Dynamometritestaus on hidas ja kallis menetelmä iskunvaimentajien kehitystyössä. Tästä johtuen toimivan iskunvaimentajan matemaattisenmallin kehittäminen vaihtoehtoiseksi menetelmäksi olisi nopea ja edullinen ratkaisu.
Opinnäytetyössä on luotu ralliauton iskunvaimentajan matemaattinen malli Matlab/Simulink -ohjelmistoon. Matemaattiseen malliin on luotu kaikki iskunvaimentimen toimintaan vaikuttavat komponentit analyyttisten yhtälöiden avulla. Iskunvaimentajan matemaattisen mallin toimintaa on tutkittu mallin eri parametrejä muuttamalla ja tulosten arviointi on tehty mallista saatujen tulosten perusteella.
Iskunvaimentajan matemaattiseen malliin saatiin luotua kaikki komponentit, joiden toimintaa voidaan dynamometritestauksella todentaa. Lisäksi komponenttien toiminta on realistista. Iskunvaimentimen matemaattisesta mallista saatujen vaimennusvoiman kuvaajien muoto vaikuttaa todenmukaiselta ja vaimennusvoimien suuruus vaikuttaa realistiselta mallin säätämisen jälkeen.
Johtopäätöksissä todetaan, että tulevaisuudessa tehtävien iskunvaimentajien vertailevien dynamometritestien tulokset kertovat kuinka todenmukaisia mallista saadut tulokset ovat ja näyttävät suunnan mallin kehittämisen kohteista. Development work on rally cars is controlled by regulations of FIA (Federation Internationale De L’Automobile). All the competition cars must be homologated and cars must follow a homologation form. On the homologation form has marked dimension and pictures of car parts. For this reason, it is very limited area where can be found more performance and advance against other competitor’s. For this reason, suspension dampers are one of the key area on development work of a rally car. Using suspension damper dynamometer is the most commonly used method in development work. Developing dampers on dynamometer is taking a lot of time and it is expensive. For this reason parametric mathematical model of suspension damper would be efficient and low-cost method to make development work for suspension dampers.
On this thesis has a mathematical model of suspension damper has been made to Matlab/Simulink program. The mathematical model has been created by using analytical equations. On the model all suspension damper components which have an effect on damper characteristics have been created. The operational tests and results of thesis have been taken from the simulation model.
Mathematical model corresponds the objectives set for the thesis. All the components were modelled on the mathematic model and the components are working in a realistic way. The shape of the damper force curve seems to be logical and finally also, damper force values were realistic.
In the conclusions it is found that the suspension damper mathematical model is ready for comparative suspension damper dynamometer tests. Dynamometer test will shed light into equivalence between the results of the mathematical model and the results of dynamometer tests. Dynamometer tests will also show the way for the future development work of the mathematical model.
Opinnäytetyössä on luotu ralliauton iskunvaimentajan matemaattinen malli Matlab/Simulink -ohjelmistoon. Matemaattiseen malliin on luotu kaikki iskunvaimentimen toimintaan vaikuttavat komponentit analyyttisten yhtälöiden avulla. Iskunvaimentajan matemaattisen mallin toimintaa on tutkittu mallin eri parametrejä muuttamalla ja tulosten arviointi on tehty mallista saatujen tulosten perusteella.
Iskunvaimentajan matemaattiseen malliin saatiin luotua kaikki komponentit, joiden toimintaa voidaan dynamometritestauksella todentaa. Lisäksi komponenttien toiminta on realistista. Iskunvaimentimen matemaattisesta mallista saatujen vaimennusvoiman kuvaajien muoto vaikuttaa todenmukaiselta ja vaimennusvoimien suuruus vaikuttaa realistiselta mallin säätämisen jälkeen.
Johtopäätöksissä todetaan, että tulevaisuudessa tehtävien iskunvaimentajien vertailevien dynamometritestien tulokset kertovat kuinka todenmukaisia mallista saadut tulokset ovat ja näyttävät suunnan mallin kehittämisen kohteista.
On this thesis has a mathematical model of suspension damper has been made to Matlab/Simulink program. The mathematical model has been created by using analytical equations. On the model all suspension damper components which have an effect on damper characteristics have been created. The operational tests and results of thesis have been taken from the simulation model.
Mathematical model corresponds the objectives set for the thesis. All the components were modelled on the mathematic model and the components are working in a realistic way. The shape of the damper force curve seems to be logical and finally also, damper force values were realistic.
In the conclusions it is found that the suspension damper mathematical model is ready for comparative suspension damper dynamometer tests. Dynamometer test will shed light into equivalence between the results of the mathematical model and the results of dynamometer tests. Dynamometer tests will also show the way for the future development work of the mathematical model.