Constraint embedding for vehicle suspension dynamics

• Autorzy: Jain A. , Kuo C. , Jayakumar P. , Cameron J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/meceng-2016-0011

Warianty tytułu

PL

Metoda więzów wbudowanych w modelowaniu dynamiki zawieszenia pojazdu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The goal of this research is to achieve close to real-time dynamics performance for allowing auto-pilot in-the-loop testing of unmanned ground vehicles (UGV) for urban as well as off-road scenarios. The overall vehicle dynamics performance is governed by the multibody dynamics model for the vehicle, the wheel/terrain interaction dynamics and the onboard control system. The topic of this paper is the development of computationally efficient and accurate dynamics model for ground vehicles with complex suspension dynamics. A challenge is that typical vehicle suspensions involve closed-chain loops which require expensive DAE integration techniques. In this paper, we illustrate the use the alternative constraint embedding technique to reduce the cost and improve the accuracy of the dynamics model for the vehicle.

PL

Celem badań było uzyskanie osiągów bliskich dynamice czasu rzeczywistego, by umożliwić testowanie bezzałogowych pojazdów naziemnych (UGV) z autopilotem w zamkniętej pętli w warunkach ruchu miejskiego i jazdy terenowej. O ogólnych osiągach dynamicznych pojazdu decyduje model dynamiczny układu wielu ciał dla tego pojazdu, dynamika oddziaływań wzajemnych kół i podłoża i pokładowy system sterowania. Tematem artykułu jest opracowanie wydajnego obliczeniowo i dokładnego modelu dynamiki pojazdu naziemnego ze złożoną dynamiką zawieszenia. Wyzwanie polega na tym, że typowe zawieszenia pojazdów zawierają pętle łańcuchów zamkniętych, które wymagają kosztownych technik całkowania równań różniczkowo-algebraicznych (DAE). W artykule autorzy zilustrowali zastosowanie podejścia alternatywnego, metody więzów wbudowanych (Constraint Embedding, CE), co pozwala zredukować koszty obliczeniowe i poprawić dokładność modelu dynamiki pojazdu.

Słowa kluczowe

EN

vehicle dynamics; multibody dynamics; constraint embedding

PL

dynamika pojazdu; dynamika układów wieloczłonowych; więzy wbudowane

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. LXIII, nr 2
• Strony: 193--213
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Jain A.

• Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, California 91016, USA

autor

Kuo C.

• Department of Mechanical Engineering, Stanford University, Palo Alto, California 91016, USA

autor

Jayakumar P.

• U.S. Army TARDEC, 6501 E 11 Mile Rd, Warren, MI 48397, USA

autor

Cameron J.

• Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, California 91016, USA

Bibliografia

• [1] Haug E. J.: Elements of Computer-Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems: Basic Methods. Springer-Verlag, 1984.
• [2] Abhinandan Jain: Multibody graph transformations and analysis Part II: Closed-chain constraint embedding. Nonlinear Dynamics, 67(3):2153-2170, August 2012.
• [3] Abhinandan Jain: Robot and Multibody Dynamics: Analysis and Algorithms. Springer, 2011.
• [4] Reinhold von Schwerin: Multibody system simulation: numerical methods, algorithms, and software. Springer, 1999.
• [5] Paramsothy Jayakumar, Abhinandan Jain, James Poplawski, Marco B Quadrelli, and JonathanMCameron: Advanced Mobility Testbed for Dynamic Semi-Autonomous Unmanned Ground Vehicles. In NATO Meeting AVT-241/RSM-022: Technological and Operational Problems Connected with UGV Application for Future Military Operations, Rzeszow, Poland, 2015.
• [6] JonathanMCameron, Steven Myint, Calvin Kuo, Abhinandan Jain, Havard F Grip, Paramsothy Jayakumar, and Jim Overholt: Real-Time and High-Fidelity Simulation Environment for Autonomous Ground Vehicle Dynamics. In 2013 NDIA Ground Vehicle Systems Engineering and Technology Symposium, Troy, Michigan, 2013.
• [7] Abhinandan Jain, Calvin Kuo, Paramsothy Jayakumar, and JonathanMCameron: A Constraint Embedding Approach for Complex Vehicle Suspension Dynamics. In ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics, Barcelona, Spain, 2015.
• [8] Guillermo Rodriguez, Abhinandan Jain, and K Kreutz-Delgado: A spatial operator algebra for manipulator modeling and control. INTRR, 10(4):371, 1991.
• [9] Abhinandan Jain, Cory Crean, Calvin Kuo, and Marco B Quadrelli: Efficient Constraint Modeling for Closed-Chain Dynamics. In The 2nd Joint International Conference on Multibody System Dynamics, Stuttgart, Germany, 2012.
• [10] Randy Sleight: Modeling and Control of an Autonomous HMMWV. PhD thesis, University of Delaware, 2004.
• [11] Justin Madsen: A Stochastic Framework for Ground Vehicle Simulation. PhD thesis, University of Wisconsin, Madison, 2009.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.