4.2.2.변속기 모델
기어감속비의 곱보다 작을 때 변속한다.
Fig. 4.4. Simulation model forgearshifting .
변속 및 안정화 단계는 엔진 모델로 들어오는 엔진속도와 스로틀 열림량을 결정함으로써 시작된다.엔진속도 계산은 기어단수,기어감속비,차량의 속도 부분으로 Fig.4.5과 같이 구성된다.엔진속도는 트랙터 모델에 의해서 계산된 차량의 속도에 현재 기어 감속비를 곱해서 얻어진다.트랙터 시뮬레이션 모델 은 1단부터 출발하도록 모델링하였으며,초기값을 변경하여 1단이 아닌 단수 로 시작할 수 있다.초기값으로 한 번의 스텝이 완료되고 나면,조정된 기어단 수가 Fig.4.5의 A지점을 통해 들어오고,기어단수와 기어감속비의 곱을 차량의 속도와 곱하여 엔진속도로 엔진모델에 재입력된다.
A
Fig.4.5.Gearinputoftransmission
4.2.4.연료소비율 최소화 단계
연료소비율 최소화 단계에서는 변속 및 안정화 단계에서 기어변속을 통해서 작업부하에 대응할 수 있는 엔진토크와 변속단수가 사용되고 있을 때 작동한 다.현재 기어단수가 연료소비율이 최소인 점인지 확인하고,기어단수를 조정 한 후,연료소비율이 최소화되는 엔진속도를 찾아서 이동하도록 모델을 제작 한다.
현재 변속단수가 적절한지에 대한 판단은 작업에 사용되는 토크를 단수별 기어감속비로 나누어서 나온 엔진토크가 엔진 최대토크보다 크면 0을 출력하 고,엔진 최대토크보다 작으면 계산된 값을 그대로 출력하도록 했다.그 중에 서 최대값을 선택하도록 작성했으며 모델은 Fig.4.6과 같다.
Fig.4.6. Max. engine torque calculator
선택된 엔진토크를 이용해서 사용되는 단수를 계산할 수 있다.이전 과정에 서 선택된 엔진토크가 각 단수별 엔진토크 값보다 크거나 같으면 1을 작으면 0을 출력해서,출력된 값의 합이 선택된 엔진토크의 단수가 된다.이 과정에서 선택된 엔진토크보다 큰 엔진토크는 엔진 최대토크보다 큰 값이므로 선택과정 에서 0이 되었기 때문에 문제가 되지 않는다.변속단수 계산 모델은 Fig.4.7과 같다.
Fig.4.7. Gear shift calculator
변속단수 조정이 완료된 후에는 엔진속도를 조정하여 연료소비율이 최소가 되도록 한다.앞의 알고리즘에서 설명한 것처럼 작업에 사용되는 토크를 기어 감속비로 나누면 현재 사용하고 있는 엔진토크를 알 수 있다.이 엔진토크를 연결한 등토크선과 전부하선은 1개 이상의 교점이 있다.전부하선의 경우 1000rpm부터 정격속도까지 2차식으로 모델링하였으며,정격속도에서 최대 엔 진속도까지는 1차식으로 모델링 되었다.따라서 1차식인 등토크선과 전부하곡
선의 교점은 1차방정식 또는 2차방정식으로 간단히 구할 수 있다.교점은 Look-upTable을 이용해서 작성하였다.등토크선의 크기에 따라 세분화된 부 분은 선형 보간법을 이용하였다.
등토크선과 전부하선의 교점을 Look-upTable로 구한 후,교점사이 간격을 Fig.3.7에서 정한방법으로 8등분해서 연료소비율이 최소인 점을 찾는다.연료 소비율 최소점을 찾는 모델은 최종적으로 찾은 점이 연료소비율 최소점과 ± 5rpm이내에 존재하도록 설계했다.일반적으로 트랙터 엔진은 1000rpm에서 3000rpm사이를 사용한다.따라서 등토크선과 전부하선 교점의 거리가 최대 2000rpm이다.2000rpm의 거리를 8등분을 해서 최소점을 찾은 후,최소점의 양 쪽 점 사이의 구간을 사용해서 두 번째 최소점을 찾는 구간이 설정된다.따라 서 두 번째 최소점을 찾는 구간은 처음 거리의 1/4이고,500rpm이하의 크기를 갖는다.세 번째 최소점을 찾는 구간은 125rpm이하의 크기를 가지며,네 번째 최소점을 찾는 구간은 약 30rpm이 되고,찾은 최소점은 실제 연료소비율 최소 점과 ±4rpm이내가 된다.연료소비율 최소점을 찾는 모델은 Fig.4.8과 같다.
모델의 색깔은 8등분을 하는 9개의 점을 구하는 모델을 구분하기 위함이다.
Fig.4.8. Engine speed calculator for minimizing fuel efficiency