Effectiveness of computer-based tyre modelling tools based on an embedded telemetry controller

Abstract

Метою дослідження був аналіз ключових аспектів динаміки колісної техніки та оцінка ефективності застосування сучасних методів комп’ютерного моделювання в процесі проектування транспортних засобів. У роботі розглядались основні параметри, що впливали на роботу шин, зокрема сили, моменти, кут ковзання, вертикальне навантаження та взаємозв’язки між ними. Було обґрунтовано доцільність використання моделювання для забезпечення необхідного рівня зчеплення, керованості та комфортності під час керування транспортними засобами. Здійснено класифікацію існуючих моделей шин з поділом на емпіричні, напівемпіричні та фізичні моделі, наведено їх порівняльний аналіз, визначено переваги та обмеження кожного типу. Особливу увагу приділено «магічній формулі» моделі шин, яка використовується для визначення характеристик шин. В межах дослідження описано застосування цієї формули для створення наближених математичних моделей з використанням методу апроксимації кривих, що дозволяє точно описувати поведінку шин у різних умовах експлуатації. Окремо проаналізовано сучасні тенденції розвитку шинних моделей із залученням методів машинного навчання, які дають змогу автоматизувати процес підбору параметрів і підвищити точність моделювання. Показано, що комплексне використання методів машинного навчання й комп’ютерного моделювання здатне підвищити ефективність розробки шинної продукції та сприяти створенню інноваційних рішень у сфері колісної техніки. Практична цінність дослідження полягає у можливості впровадження запропонованих підходів для вдосконалення динамічних характеристик транспортних засобів та іншої колісної техніки, що потенційно призведе до зменшення кількості дороговартісних польових випробувань.

This study aimed to analyse key aspects of wheeled vehicle dynamics and to assess the effectiveness of modern computer modelling techniques in the vehicle design process. The research focused on the main parameters influencing tyre performance, including forces, moments, slip angle, vertical load, and their interrelations. The use of modelling was justified as a means of ensuring the required levels of grip, handling, and ride comfort during vehicle operation. Existing tyre models were classified into empirical, semi-empirical, and physical types, with a comparative analysis presented to highlight the advantages and limitations of each. Particular attention was given to the Magic Formula tyre model, which is widely used to characterise tyre behaviour. The study outlined the application of this formula in developing approximate mathematical models through curve-fitting methods, enabling accurate representation of tyre performance under various operating conditions. The research also examined current trends in tyre model development involving machine learning techniques, which facilitate parameter optimisation and improve modelling accuracy. It was demonstrated that the integrated use of machine learning and computer modelling methods can enhance tyre product development and support the creation of innovative solutions in the field of wheeled vehicles. The practical value of the research lies in the potential application of the proposed approaches to improve the dynamic characteristics of vehicles and other wheeled machinery, thereby reducing the need for costly field testing.