طراحی کنترل پیش بین بهینه سیستم تعلیق فعال برای مدل کامل خودرو
چکیده
کنترل پیش بین بهینه یک سیستم تعلیق خودرو که روی یک جاده ناهموار حرکت می کند مورد پژوهش قرار گرفته است. به منظور اندازه گیری ارتفاع سطوح ناهمواری در جلوی خودرو، فرض می شود که سنسورهای ناتماسی در سپر جلوی خودرو وصل شده است. سیستم های تعلیق نسبت به دو نوع مزیت راحتی سرنشین و تماس با جاده که شامل شتابهای جرم فنربندی شده، تغییر شکل تایر، فضای بازی تعلیق و نیروی کنترلی است بهینه می شود. نتایج در دامنه زمان و فرکانس نشان داده می شود و مقادیر مربع میانگین آنها با هم مقایسه می شود. مدل های دینامیکی برای ناهمواری سطح جاده در طول حرکت سیستم خودرو بحث شده است. مدل های جاده که مورد استفاده قرار گرفته و شامل مدلهای نویز سفید فیلتر شده اتفاقی از نوع درجه یک، درجه دو، و درجه سه و همچنین مدل هاورسینوسی (چاله/برآمدگی) می باشد. مدل جاده با استفاده از دانسیته اسپکتروم قدرتی (psd) در دامنه زمانی به صورت مدل شکلی ارائه شده است. حوزه فضای حالت از پروسه نویز سفید فیلتر شده برای مدل دینامیکی تصادفی ناهمواری جاده محاسبه شده تا به عنوان ورودی به سیستم تعلیق خودرو اعمال شود. سیستم های تعلیق خودرو به صورت مدل کامل خودرو سه بعدی باهفت درجه آزادی مدل شده است. همچنین مدل های یک چهارم و نصف خودرو برای مقایسه با مدل کامل در دامنه فرکانسی و بعضی جوانب در سیستم کنترل پیش بین نیز ارائه می شود. سیستم کنترل پیش بین فعال بهینه برای تنظیم کننده کوادراتیک خطی (lqr) برای سیستم خودرو با مدل کامل بدست آمده است. استراتژی پیشنهاد شده از این واقعیت سود می جوید که ورودی جاده به چرخهای عقب، مشابه با ورودی به چرخهای جلو با یک تاخیر است. نتیجتا، بازده سیستم های فعال، فعال با تاخیر، و فعال با پیش بین محاسبه شده و با سیستم غیرفعال مقایسه شده است. حساسیت پارامترها نیز نسبت به زمان پیش بین، مقدار بارگذاری خودرو، و ثوابت زمانی در اندیس بازدهی انجام شده است. بعلاوه، فرمول بندی سیستم نیمه فعال و پیش بین با در نظر گرفتن دمپر متغیر پیوسته به عنوان پارامتر نیمه فعال ارائه شده است. برای هر مورد، نتایج سیستم های نیمه فعال با سیستم های تمام فعال متطابق با آن مقایسه شده است. پاسخ شتابهای بدنه خودرو شامل قائم، pitch و roll برای سیستم های فعال و نیمه فعال در شرایط مختلف جاده ای نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که کنترل پیش بین بهینه می تواند تمام جوانب عملکردتعلیق خودرو را تا زمان پیش بین معینی بهبود بخشد. نیروها و توان های کنترلی مصرفی مربوط به سیستم های فعال، نیمه فعال با و یا بدون تاخیر یا پیش بین محاسبه شده و در طول تحلیل برای ترجیح راحتی سرنشین و تماس با جاده مقایسه شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که اطلاعات پیش بین مربوط به جاده، توان مصرف شده را در تمامی موارد کاهش می دهد.