بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

طراحي بهينه سيستم تعليق خودرو با استفاده از الگوريتم زنبور عسل براي کمينه کردن بار ديناميکي وارد شده از تاير به جاده

چکيده
در اين مقاله به طراحـي بهينـه سيسـتم تعليـق ١ غيرفعـال خـودرو پرداختـه شـده اسـت . مـدل اسـتفاده شـده در ايـن مسـئله ، مـدل يک -چهارم خودرو سنگين ٢ ميباشد، که فرم ساده اين مدل مطـابق شکل (١) ميباشد. در اين بررسي سه متغير طراحي در نظر گرفتـه شد که عبارتند از: ثابت سختي فنر و ثابت دمپينگ سيستم تعليق و همچنين ثابت سختي تاير. به جاي اسـتفاده از کميـت راحتـ ٣ بـه ي عنوان معيار عملکرد سيستم تعليـق ، از بـار دينـاميکي توليـد شـده توسط عمل متقابل ٤ خودرو با جاده به عنوان تابع هدف جهت بهينـه سازي استفاده ميشود. در اين تحقيق از الگوريتم زنبور عسل ٥ براي بهينه سازي مسئله مذکور استفاده شده است و در نهايت نتايج بدست آمده از اين روش با روش الگوريتم ژنتيک مقايسه شدهاند.

واژه هاي کليدي
سيستم تعليق ، الگوريتم زنبور عسل ، بار ديناميکي تاير

مقدمه
کميت راحتي يک خودرو به طور عمده ناشي از سيستم تعليق ، زبري سطح جاده ٦ و سرعت خودرو ميباشد. از آنجا که زبري سطح جاده به عنوان نويز (ورودي سيستم ) وارد سيستم ميشود و کاري از دست طراح برنمي آيد بنابراين طراحي يک سيستم تعليق خوب با عملکرد ارتعاشاتي بهينه تحت شرايط مختلف پروفيل جاده به يک مسئله رايج در صنعت اتومبيل تبديل شده است ، محققان زيادي با استفاده از دو گونه سيستم تعليق فعال و غيرفعال ، براي بهينه کردن کميت راحتي خودرو پيشنهاداتي ارائه دادند [٢ و١]. دو متغير اساسي براي طراحي و ارزيابي سيستم تعليق خودرو عبارتند از: شتاب جرم فنربندي شده که راحتي سفر را مشخص ميکند و ديگري خيز سيستم تعليق (ميدان تعليق ) بوده که حرکت بدنه خودرو را محدود ميکند. در پژوهش هاي پيشين اغلب مجذور ميانگين مربعات شتاب جرم فنر بندي شده را به عنوان معيار عملکرد (تابع هدف ) براي بهينه کردن در نظر ميگيرند. به علت هزينه هاي زياد ناشي از تعميرات زيرساخت هاي حمل و نقل جاده اي لازم است تا بارهاي ديناميکي وارده از طرف تاير به جاده در طراحي سيستم تعليق در نظر گرفته شود. به همين منظور، در اين مقاله بار ديناميکي وارد شده از تاير به جاده، به عنوان معيار عملکرد در نظر گرفته شده است .
از روش الگوريتم زنبور عسل براي بهينه سازي سيستم تعليق با در نظر گرفتن بار ديناميکي تاير به عنوان تابع هدف در اين مقاله استفاده شده است ، در نهايت نتايج بدست آمده از اين روش با روش الگوريتم ژنتيک مقايسه ميشود.
مدل خودرو
مدل هاي تحليلي براي خودرو بر اساس نياز و نوع رفتاري که قرار است تحليل گردد تعريف ميگردند. شکل (١) مدل دو درجه آزادي خودرو را که شامل يک جرم فنر بندي نشده ، که معرف چرخها بعلاوه متعلقات و يک جرم فنربندي شده، که معرف بدنه خودرو ميباشد را نشان ميدهد. درجات آزادي حرکت ، مربوط به نوسانات قائم جرم فنربندي شده و جرم فنربندي نشده مي باشند. اين مدل غالبا به مدل يک -چهارم خودرو معروف ميباشد که در اين مقاله از آن استفاده شده است .

ميآيد:

در جائيکه ، m,m به ترتيب جرم فنربندي شده و جرم فنربندي نشده ، k k ثابت فنر سيستم تعليق و تاير، c,c ثابت دمپينگ سيستم تعليق و تاير، y, y درجات آزادي جرم فنربندي شده و جاربمجايفينربنندسبيي نجشردمه فونربنديزبرشيده سZطح و ججاردمه فمنيرببنادشدي. نهشمدچه نيZن مطابق رابطه (٣) داده شده است

توابع پاسخ فرکانسي را که پاسخ حالت پايدار سيستم (جرم فنربندي شده و فنربندي نشده ) به ورودي سينوسي است از تبديل فوريه روابط (١) و (٢) بدست آورده شدند.

تحريک جاده و پاسخ خودرو
زبري سطح جاده موضوع قابل توجهي در بسياري از پژوهش ها بوده است . در اين بررسي ها، توابع چگالي طيفي قدرت ٧ زيادي براي انواع مختلف سطوح ، از جمله سطح جاده پل ها، خطوط ريلي و پروفيل سطح اتوبان ها در نظر گرفته شده است [٣] , [٤].
در اين مقاله زبري سطح جاده به صورت يک سري تصادفي گوسي با مقدار ميانگين صفر در نظر گرفته شده است متغير تصادفي
x را که تابعي بر حسب فاصله فضايي x در طول جاده است ، پروفيل سطح جاده را در طول مسير چرخ ارزيابي ميکند.
با استفاده از تئوري خينشين - وينر٩ چگالي طيفي قدرت زبري سطح جاده از رابطه (٥) بدست ميآيد:

فقادصرلته دزوبرنقيطه سدطرح طوجالدهجابدره حسنشب انفرمکياندس هد.فضايي (فاصله اي) و x در مسائل مهندسي اغلب از طيف فرکانس مثبت براي تابع چگالي طيفي قدرت ، مطابق رابطه (٦) استفاده ميشود.

همچنين اگر خودرو با سرعت ثابت حرکت کند رابطه ي ميان تابع چگالي طيفي قدرت بر حسب فرکانس زاويه اي و فرکانس فضايي (فاصله - اي) به صورت زير ميباشد، معادله (٧):

در جائيکه سرعت خودرو ميباشد. در اين مقاله چگالي طيفي قدرت با توجه به مدل رابسون - دادس ١١ [٥]
مطابق رابطه (٨) بدست مي آيد:

که در آن Gζ چگالي طيفي قدرت يکطرفه (فرکانس هاي مثبت ) زبري سطح ميباشد و ضرايب Csp , w١ , w٢ وابسته به شرايط مختلف سطوح جاده مي باشند. پاسخ جرم فنربندي شده و جرم فنربندي نشده با استفاده از تئوري ارتعاشات اتفاقي مطابق رابطه (٩) بدست مي آيد:

که در آن ()SZ و ()SZ به ترتيب چگالي طيفي قدرت جرم فنربندي شده و جرم فنر بندي نشده ميباشند. از طرفي ، چگالي طيفي قدرت بار جادهاي توسط سان و دنگ ١٢ [٦] به صورت زير داده شده است ، معادله (١٠):

با استفاده از روابط بالا، مقدار ميانگين مربعي بار ديناميکي وارده از طرف تاير به جاده (١١) و مقدار ميانگين مربعي ميدان تعليق (١٢) به صورت زير محاسبه ميشوند:

الگوريتم زنبور عسل

فرايند جستجوي غذا در طبيعت
از بين گروهي از زنبورها تعدادي به عنوان مامورين اکتشاف انتخـاب مي شوند. که اين زنبورها به طور تصـادفي گلزارهـا را يکـي پـس از ديگري جستجو مي کنند و آنها را بر اساس دو پارامتر کيفيت غذا و مقدار انرژي مورد نياز براي رسيدن به آن گلزار ارزيـابي مـي کننـد.
سپس زنبورها از طريق يک رقص چرخشي و جنبشي با ديگر زنبورها ارتباط بر قرار مي کنند. اين رقص ها شامل اطلاعاتي همچون ، جهت گلزارها (با استفاده از زاويه ي بين خورشيد و گلزار)، فاصله گلزار تـا کندو (استمرار رقص )، دسته بندي کيفيت گلزارها (فرکـانس رقـص ) مي باشند. سپس با توجه به اطلاعات رسيده شده در مورد کيفيت و کميت گلزارها، گلزارهاي مناسب براي فرستادن زنبـور هـاي بيشـتر مشخص مي شوند[٧].

مراحل اصلي الگوريتم زنبور عسل
فلوچارت مراحل اصلي الگوريتم زنبور عسـل در شـکل (٢) بـه طـور خلاصه بيان شده است . براي جزئيات بيشتر مي توان به منـابع [٨] و [٩] رجوع کرد. الگوريتم زنبور عسل به تعدادي پارامتر بسـتگي دارد که اين پارامتر ها قبل از شروع الگوريتم بايد توسط کـاربر مشـخص شوند. اين پارامترها در جدول (١) توضيح داده شده اند.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید