Quasi-periodic control technique for minimizing fuel consumption during record vehicle competition

• Autorzy: Sulikowski P. , Maroński R.

Identyfikatory

DOI

10.2478/meceng-2013-0012

Warianty tytułu

PL

Quasi-okresowa strategia sterowania minimalizujaca zużycie paliwa podczas zawodów pojazdów rekordowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The problem of the optimal driving technique during the fuel economy competition is reconsidered. The vehicle is regarded as a particle moving on a trace with a variable slope angle. The fuel consumption is minimized as the vehicle covers the given distance in a given time. It is assumed that the run consists of two recurrent phases: acceleration with a full available engine power and coasting down with the engine turned off. The most fuel-efficient technique for shifting gears during acceleration is found. The decision variables are: the vehicle velocities at which the gears should be shifted, on the one hand, and the vehicle velocities when the engine should be turned on and off, on the other hand. For the data of students’ vehicle representing the Faculty of Power and Aeronautical Engineering it has been found that such driving strategy is more effective in comparison with a constant speed strategy with the engine partly throttled, as well as a strategy resulting from optimal control theory when the engine is still active.

PL

Rozważono zagadnienie wyznaczenia optymalnej strategii sterowania pojazdem w czasie zawodów pojazdów rekordowych. Pojazd jest modelowany jak punkt materialny poruszający się po trasie o zmiennym kącie pochylenia. Minimalizowana jest ilość zużytego paliwa potrzebna do pokonania zadanego dystansu w zadanym czasie. Opracowano najbardziej efektywną technikę zmiany biegów w czasie przyspieszania. Założono, że pojazd jest napędzany w dwóch trybach: przyspieszania przy pełnej dostępnej mocy silnika i wybiegu, kiedy to silnik jest wyłączony. Zmiennymi decyzyjnymi są: numer biegu oraz prędkość pojazdu, przy której powinno nastąpić jego przełączenie z jednej strony, oraz prędkości pojazdu, przy których silnik powinien być włączony lub wyłączony, z drugiej. Wykorzystując dane pojazdu studentów reprezentujących Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej wykazano, że taka strategia jest bardziej efektywna niż strategia jazdy ze stałą prędkością z częściowym dławieniem silnika oraz pewna strategia wynikająca z teorii sterowania optymalnego, gdzie silnik jest stale włączony.

Słowa kluczowe

EN

Shell Eco-Marathon; ecological vehicle; fuel consumption; fuel economy

PL

Shell Eco-Marathon; pojazd ekologiczny; zużycie paliwa; oszczędność paliwa

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. LX, nr 2
• Strony: 185--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Sulikowski P.

• Student of Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology

autor

Maroński R.

• Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Arczyński S.: 1994, Mechanika ruchu samochodu, WNT, Warszawa (in Polish).
• [2] Edgar J.: 2008, Brake specific fuel consumption, AutoSpeed, http://autospeed.com/cms/A_110216/article.html.
• [3] Fahroo F., Ross M.: 2002, Direct Trajectory Optimization by a Chebyshev Pseudospectral Method, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 25, 1, 160-166.
• [4] Grygiel K.: Warszawa 2000, Algorytmy ewolucyjne z AB-mutacją, Materiały krajowej konferencji „Algorytmy ewolucyjne i optymalizacja globalna” (in Polish).
• [5] Honda engines. Technical specifications, active in 2010, http://engines.honda.com/models/model-detail/gx25.
• [6] Kirkpatrick S., Gelatt C.D., Vecchi M.P.: 1983, Optimization by simulated annealing, Science. New Series 220, nr 4598, 671-680.
• [7] Maroński R.: 1999, Metody rachunku wariacyjnego w biomechanice, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa (in Polish).
• [8] Maroński R.: 2002, Optimization of cruising velocity in recreational cycling, Acta of Bioengineering and Biomechanics, 4, Suppl. 1, 552-553.
• [9] Maroński R.: 1996, Minimum-time running and swimming: an optimal control approach, Journal of Biomechanics, 29, 245-249.
• [10] Panasz P., Maroński R.: 2005, Commercial aircraft trajectory optimization by a Chebyshev’s pseudospectral method, The Archive of Mechanical Engineering, LII, 1, 5-19.
• [11] Piechna J.: 2000, Podstawy aerodynamiki pojazdów, WKŁ, Warsaw (in Polish).
• [12] Rohloff: active in 2010, http://www.rohloff.de/en/technology/speedhub/efficiency_measurement/index.html.
• [13] Rogowski K., Maroński R.: 2009, Driving techniques for minimizing fuel consumption during record vehicle competition, The Archive of Mechanical Engineering, LVI, 1, 26-35.
• [14] Sulikowski P.: 2011, Optimization of the engine regime for the record vehicle minimizing the fuel consumption during the Shell Eco-Marathon competition, Praca Dyplomowa Inżynierska, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej (unpublished).