申请/专利权人：辽宁工业大学

申请日：2017-12-27

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN108116515B

主分类号：B62D35/00

分类号：B62D35/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2018.06.29#实质审查的生效;2018.06.05#公开

摘要：本发明公开了一种大学生方程式赛车可调尾翼，包括：两个端板，其设置在方程式赛车后方的两侧，设置方向与车辆行进方向一致；主翼，其固定支撑设置在所述端板之间；襟翼，其通过第一碳纤维杆活动设置在所述端板之间；小襟翼，其通过第二碳纤维杆活动设置在所述端板之间；电机，其设置在所述主翼两端，用于驱动所述主翼旋转；第一调节机构，其一端连接所述电机，另一端连接所述第一碳纤维杆的一端；第二调节机构，其一端连接所述第一碳纤维杆的一端，另一端连接所述第二碳纤维杆；还提供一种大学生方程式带车尾翼的调节方法。

主权项：1.一种大学生方程式赛车可调尾翼的调节方法，使用一种大学生方程式赛车可调尾翼，包括：两个端板，其设置在方程式赛车后方的两侧，设置方向与车辆行进方向一致；主翼，其固定支撑设置在所述端板之间；襟翼，其通过第一碳纤维杆活动设置在所述端板之间；小襟翼，其通过第二碳纤维杆活动设置在所述端板之间；电机，其设置在所述主翼两端，用于驱动所述主翼旋转；第一碳纤维杆，其穿接在襟翼中，可旋转设置在所述端板之间；第二碳纤维杆，其穿接在所述小襟翼中，可旋转设置在所述端板之间；第一调节机构，其一端连接所述电机，另一端连接所述第一碳纤维杆的一端；第二调节机构，其一端连接所述第一碳纤维杆的一端，另一端连接所述第二碳纤维杆；其中，所述主翼、所述襟翼和所述小襟翼平行设置，所述襟翼设置在所述主翼和所述小襟翼之间，所述主翼靠近车头方向；其特征在于，包括：首先，由安装在赛车节气门上的位置传感器检测节气门的实际开度α，速度传感器检测车速Vc和风速Vw，加速度传感器检测车赛车加速度as；计算实时风力系数 其中，K为计时加速度常数，为0.6-1；r为位置传感器的响应度；根据主翼面积，计算阻力系数 其中r为位置传感器的响应度，σ0为主翼面积；将实时风力系数信号和阻力系数信号输入第一模糊控制器，获得电机转角θ；根据电机转角和襟翼面积计算小襟翼的转角 其中，S为襟翼面积。

全文数据：一种大学生方程式赛车可调尾翼及其调节方法技术领域[0001]本发明涉及方程式赛车领域，尤其涉及一种大学生方程式赛车可调尾翼。背景技术[0002]2011年，FIA为了提高比赛观赏性，引进了DRS可调尾翼，用来增加比赛过程的超车次数。这套装置通常利用液压装置在需要的时候将上层尾翼的副翼展平，这样就消除了副翼的气动攻角，减小了副翼相对气流的正对面积，起到减阻效果。按照最新的运动规则，DRS在自由练习和排位赛的指定练习区域可随意使用，在2011年的土耳其大奖赛中，整场比赛中车手利用DRS完成一百多次超车。但DRS如果出现故障，也会给车手带来严重的麻烦，一般来说，DRS的闭全故障带来的后果比DRS无法激活更为严重，因为DRS无法闭全将会降低赛车制动性能，从而影响整车速度。例如，2013年的巴林大赛中，法拉利车手阿隆索的DRS激活后无法闭合，因此不得不额外停站解决问题，2012年加拿大大奖赛中梅赛德斯车手舒马赫更是由于DRS的闭合故障而退出比赛。由于DRS系统能给赛车带来十分客观的速度优势，各个车队一直在致力于改良并提高DRS系统的性能。翼片攻角直接影响到翼片下压力的大小以及风阻的大小，在一定范围内，下压力会随翼片攻角增大而增加，同时也会带来附加的空气阻力，因此，不同赛道下翼片攻角的选取对于空气动力学套件的开发和使用尤为重要发明内容[0003]本发明设计开发了一种大学生方程式赛车可调尾翼，采用电机控制联杆带动尾翼调节，替代驾驶员收到调节，减少反应延时。[0004]本发明还提供一种大学生方程式赛车可调尾翼的调节方法，实现尾翼角度的自动控制，更加合理地利用不同攻角组合来适应不同赛道及工况。[0005]本发明提供的技术方案为：[0006]—种大学生方程式赛车可调尾翼，包括：[0007]两个端板，其设置在方程式赛车后方的两侧，设置方向与车辆行进方向一致；[0008]主翼，其固定支撑设置在所述端板之间；[0009]襟翼，其通过第一碳纤维杆活动设置在所述端板之间；[0010]小襟翼，其通过第二碳纤维杆活动设置在所述端板之间；[0011]电机，其设置在所述主翼两端，用于驱动所述主翼旋转；[0012]第一碳纤维杆，其穿接在襟翼中，可旋转设置在所述端板之间；[0013]第二碳纤维杆，其穿接在所述小襟翼中，可旋转设置在所述端板之间；[0014]第一调节机构，其一端连接所述电机，另一端连接所述第一碳纤维杆的一端；[0015]第二调节机构，其一端连接所述第一碳纤维杆的一端，另一端连接所述第二碳纤维杆；[0016]其中，所述主翼、所述襟翼和所述小襟翼平行设置，所述襟翼设置在所述主翼和所述小襟翼之间，所述主翼靠近车头方向。[0017]优选的是，所述第一调节机构，包括：[0018]第一联动杆，其一端连接所述电机，并能够在所述电机带动下旋转；[0019]第一中间杆，其一端与所述第一联动杆的一端铰接；[0020]第二联动杆，其一端与所述第一中间杆的另一端铰接，另一端连接所述第一碳纤维杆的一端，并能够驱动所述第一碳纤维杆旋转；[0021]所述第二调节机构，包括：[0022]第三联动杆，其一端连接所述第一联动杆的另一端；[0023]第二中间杆，其一端与所述第三联动杆的另一端铰接；[0024]第四联动杆，其一端与所述第二中间杆的另一端铰接，另一端连接所述第二碳纤维杆的一端，并能够驱动所述第二碳纤维杆旋转。[0025]优选的是，所述襟翼上平面与水平方向上的夹角调节范围为0°〜50°。[0026]优选的是，所述小襟翼上平面与水平方向上的夹角调节范围为0°〜70°。[0027]优选的是，所述主翼、所述襟翼和所述小襟翼表面具有耐磨层。[0028]优选的是，所述电机旋转角度由节气门开度控制。[0029]优选的是，所述电机连接怠速开关。[0030]—种大学生方程式赛车可调尾翼的调节方法，包括：[0031]首先，由安装在赛车节气门上的位置传感器检测节气门的实际开度α，速度传感器检测车速V。和风速Vw，加速度传感器检测车赛车加速度as;[0032]计算实时风力系数[0034]其中，，K为计时加速度常数，为0.6-1:汁为位置传感器的响应度；[0035]根据主翼面积，计算阻力系数[[0037]其中r为位置传感器的响应度，为主翼面积；[0038]将实时风力系数信号和阻力系数信号输入第一模糊控制器，获得电机转角Θ。[0039]根据电机转角和襟翼面积计算小襟翼的转角I[0041]其中，S为襟翼面积。[0042]优选的是，还包括所述小襟翼转角的误差校正计算公式：[0044]其中，f为位置传感器的相应速度，ητ为温度系数，Cp为传感器电极间比热容，ε为负电介质系数。[0045]有益效果[0046]本发明提供的大学生方程式赛车可调尾翼便于更加合理地利用不同攻角组合来适应不同赛道及工况，使尾翼攻角直接受控于节气门开度，代替驾驶员手动控制攻角，减少反应延时，使驾驶员更加专心驾驶，该系统相比传统DRS更加合理化，智能化。附图说明[0047]图1为本发明所述的大学生方程式赛车可调尾翼的结构示意图。[0048]图2为本发明所述的大学生方程式赛车的调节机构的结构示意图。具体实施方式[0049]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。[0050]如图1所示，本发明提供的大学生方程式赛车可调尾翼，包括:两个端板110、主翼120、襟翼130和小襟翼140.[0051]其中两个端板110其设置在方程式赛车后方的两侧，设置方向与车辆行进方向一致;主翼120固定支撑设置在两个端板110之间;襟翼130通过第一碳纤维杆活动设置在两个端板110之间；小襟翼140通过第二碳纤维杆活动设置在两个端板110之间；[0052]如图2所示，电机210,其设置在主翼120的一端，用于驱动主翼120旋转;第一碳纤维杆220，其穿接在襟翼130中，可旋转设置在两个端板110之间；第二碳纤维杆230，其穿接在小襟翼140中，可旋转设置在两个端板110之间；第一调节机构，其一端连接电机210,另一端连接第一碳纤维杆220的一端;第二调节机构，其一端连接第一碳纤维杆220的一端，另一端连接第二碳纤维杆230;其中，主翼120、襟翼130和小襟翼140平行设置，襟翼130设置在主翼120和小襟翼140之间，主翼120靠近车头方向。[0053]第一调节机构，包括:第一联动杆311，其一端连接电机210，并能够在电机210带动下旋转;第一中间杆312的一端与第一联动杆311的一端铰接;第二联动杆313—端与第一中间杆312的另一端铰接，另一端连接第一碳纤维杆220的一端，并能够驱动第一碳纤维杆220旋转;第二调节机构，包括:第三联动杆321，其一端连接第一联动杆311的另一端;第二中间杆322的一端与第三联杆321的另一端铰接，第四联动杆323,其一端与第二中间杆322的另一端铰接，另一端连接第二碳纤维杆230的一端，并能够驱动第二碳纤维杆230旋转。[0054]作为一种优选，襟翼130上平面与水平方向上的夹角调节范围为0°〜50°小襟翼140上平面与水平方向上的夹角调节范围为0°〜70°;主翼120、襟翼130和小襟翼140的表面具有耐磨层。[0055]作为一种优选，电机210连接怠速开关，电机转速由节气门开度控制，[0056]—种大学生方程式赛车可调尾翼的调节方法，其特征在于，包括：[0057]首先，由安装在赛车节气门上的位置传感器检测节气门的实际开度α，速度传感器检测车速V。和风速Vw，加速度传感器检测车赛车加速度as;[0058]计算实时风力系数[[0060]其中，_l，_K为计时加速度常数，为0.6-1;_;r为位置传感器的响应度；[0061]根据主翼面积，计算阻力系数I[0063]其中r为位置传感器的响应度，〇〇为主翼面积。[0064]定义模糊子集及隶属函数[0065]将实时风力系数信号1和阻力系数信号P⑵输入第一模糊控制器，[0066]其中，WS、P⑵的实际变化范围分别为[1050]，[040];WS、P⑵的离散论域均为{_6，-5，-4，-3，-2，_1，0,1，2,3,4,5,6}，[0067]则比例因子为Ia=630，k2=640，[0068]把获得电机转角信号Θ分为七个模糊状态，PB正大），PM正中），PS正小），0零），NS负小），NM负中），NB负大），结合经验得出电机转角信号Θ的隶属度函数表，如表1所示。[0069]表1风力系数信号1的隶属度函数表[0072]把阻力系数信号PZ分为七个模糊状态，PB正大），PM正中），PS正小），0零），NS负小），匪负中），NB负大），结合经验得出阻力系数信号P⑵的隶属度函数表，如表2所不。[0073]表2阻力系数信号P⑵的隶属度函数表[0075]模糊推理过程必须执行复杂的矩阵运算，计算量非常大，在线实施推理很难满足控制系统实时性的要求，本发明采用查表法进行模糊推理运算，模糊推理决策采用双输入单输出的方式。[0076]通过经验可以总结出模糊控制器的初步控制规则，其中参数V控制规则见表3[0077]表3为电机转角信号Θ的模糊输出函数表[0080]电机转角信号的实际变化范围为[3090]，离散论域为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2,3,4,5,6}[0081]比例因子为k3=630分为七个模糊状态，PB正大），PM正中），PS正小），0零），NS负小），NM负中），NB负大）。[0082]模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到电机转角信号的速率，求模糊控制查询表，由于论域是离散的，模糊控制规则及可以表示为一个模糊矩阵，采用单点模糊化，求出模糊控制查询表，获得电机转角信号。[0083]根据电机转角和襟翼面积计算小襟翼的转角[0085]其中，S为襟翼面积。[0086]作为一种优选，还包括所述小襟翼转角的误差校正计算公式：[[0088]其中，f为位置传感器的相应速度，ητ为温度系数，Cp为传感器电极间比热容，ε为负电介质系数。[0089]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

权利要求：1.一种大学生方程式赛车可调尾翼，其特征在于，包括：两个端板，其设置在方程式赛车后方的两侧，设置方向与车辆行进方向一致；主翼，其固定支撑设置在所述端板之间；襟翼，其通过第一碳纤维杆活动设置在所述端板之间；小襟翼，其通过第二碳纤维杆活动设置在所述端板之间；电机，其设置在所述主翼两端，用于驱动所述主翼旋转；第一碳纤维杆，其穿接在襟翼中，可旋转设置在所述端板之间；第二碳纤维杆，其穿接在所述小襟翼中，可旋转设置在所述端板之间；第一调节机构，其一端连接所述电机，另一端连接所述第一碳纤维杆的一端；第二调节机构，其一端连接所述第一碳纤维杆的一端，另一端连接所述第二碳纤维杆；其中，所述主翼、所述襟翼和所述小襟翼平行设置，所述襟翼设置在所述主翼和所述小襟翼之间，所述主翼靠近车头方向。2.根据权利要求1所述的大学生方程式赛车可调尾翼，其特征在于，所述第一调节机构，包括：第一联动杆，其一端连接所述电机，并能够在所述电机带动下旋转；第一中间杆，其一端与所述第一联动杆的一端铰接；第二联动杆，其一端与所述第一中间杆的另一端铰接，另一端连接所述第一碳纤维杆的一端，并能够驱动所述第一碳纤维杆旋转；所述第二调节机构，包括：第三联动杆，其一端连接所述第一联动杆的另一端；第二中间杆，其一端与所述第三联动杆的另一端铰接；第四联动杆，其一端与所述第二中间杆的另一端铰接，另一端连接所述第二碳纤维杆的一端，并能够驱动所述第二碳纤维杆旋转。3.根据权利要求1所述的大学生方程式赛车可调尾翼，其特征在于，所述襟翼上平面与水平方向上的夹角调节范围为0°〜50°。4.根据权利要求1所述的大学生方程式赛车可调尾翼，其特征在于，所述小襟翼上平面与水平方向上的夹角调节范围为0°〜70°。5.根据权利要求3或4所述的大学生方程式赛车可调尾翼，其特征在于，所述主翼、所述襟翼和所述小襟翼表面具有耐磨层。6.根据权利要求1所述的大学生方程式赛车可调尾翼，其特征在于，所述电机旋转角度由节气门开度控制。7.根据权利要求6所述的大学生方程式赛车可调尾翼，其特征在于，所述电机连接怠速开关。8.—种大学生方程式赛车可调尾翼的调节方法，其特征在于，包括：首先，由安装在赛车节气门上的位置传感器检测节气门的实际开度α，速度传感器检测车速V。和风速Vw，加速度传感器检测车赛车加速度as;计算实时风力系数其中，，κ为计时加速度常数，为0.6-1;;r为位置传感器的响应度；根据主翼面积，计算阻力系数其中r为位置传感器的响应度，〇〇为主翼面积；将实时风力系数信号和阻力系数信号输入第一模糊控制器，获得电机转角Θ;根据电机转角和襟翼面积计算小襟翼的转角其中，S为襟翼面积。9.根据权利要求8所述的大学生方程式赛车可调尾翼的调节方法，其特征在于，还包括所述小襟翼转角的误差校正计算公式：其中，f为位置传感器的相应速度，ητ为温度系数，Cp为传感器电极间比热容，ε为负电介质系数。

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