Numerický model elektrického longboardu a jeho ověření

Abstract

Hlavní náplní práce je vytvoření numerického modelu elektrického longboardu a následné vytvoření funkčního prototypu elektrického longboardu opatřeného měřícím systémem, který umožní porovnání simulované a skutečné jízdy, tedy verifikaci numerického modelu. Numerický model je vytvořen na základě principů používaných při modelování longitudinální a laterální dynamiky motorových vozidel s vhodným zjednodušením faktorů, které mají na jízdu longboardu zanedbatelný vliv nebo se u něj vůbec nevyskytují. V prvních kapitolách práce je provedeno shrnutí teoretických poznatků z literatury pojednávající o dynamice motorových vozidel a o dynamice longboardu. Z těchto poznatků jsou vyvozeny závěry pro popis dynamiky elektrického longboardu a na jejich základě jsou odvozeny rovnice pro numerický model elektrického longboardu. V následující části se zabývám prototypem elektrického longboardu, přičemž navazuju na svoji bakalářskou práci, ve které jsem se zabýval návrhem prototypu elektrického longboardu a jeho řízení. Elektrický pohon sestává ze dvou BLDC motorů a open source měniče VESC řízeného bezdrátovým ovladačem. V této práci se u prototypu věnuju návrhu bezdrátového ovládání a realizaci. Stěžejní částí práce je návrh a vývoj měřícího systému - určení veličin nutných pro verifikaci modelu, vytvoření konceptu realizace měření těchto veličin a vyhodnocení proveditelnosti, výběr senzorů a jiných potřebných komponent a vývoj programu měřícího systému. V závěru práce je provedeno porovnání a vyhodnocení výsledků simulované a skutečné jízdy elektrického longboardu.

The focus of the thesis is the construction of a numerical model of an electric longboard and constructing a functional electric longboard prototype equipped with a measuring system that will allow the comparison of simulated and real ride, in other words verification of the numerical model. The numerical model is constructed based on principles used in modelling of longitudinal and lateral dynamics of motorized vehicles with appropriate simplification of factors that have negligible effect on longboard dynamics or are completely absent. In the first chapters a summary of theoretical knowledge from publications on the topic of motorized vehicle dynamics and longboard dynamics. From these findings’ conclusions for the dynamics of an electric longboard are deduced and based on this the equations for the numerical model are derived. Following is the construction of the electric longboard prototype that follows the work done in my bachelor thesis, in which I took on the prototype design and its control. The electric drivetrain consists of two BLDC motors and the open source ESC, the VESC controlled by a wireless controller. In this thesis I design and construct the wireless control system. The following chapters contain the pivotal work of the thesis, which is the design and construction of a measuring system - the selection of required quantities for the numerical model verification, creation of a concept of the realisation of measuring these quantities and evaluation of feasibility, selection of sensors and other mandatory components and the development of the measuring system program. At the end of the thesis a comparison and evaluation of results from the simulated and real ride of the electric longboard prototype is done.