بخشی از مقاله
چکیده- در این مقاله سیستم تعلیق فعال خودرو با دو درجه آزادی در نظر گرفته شده و با هدف تامین راحتی سرنشینان ، استحکام خودرو و امنیت مسافران به طراحی کنترلگر مقاوم / ∞ پرداخته شده است . در ادامه به منظور بهینهسازی کنترلگر طراحی شده الگوریتمهای هوشمند پیشنهاد شده است . در پایان به شبیهسازی مدل پیشنهادی با استفاده از نرمافزار متلب پرداخته و ضمن اعمال و مقایسه کنترلگرهای طراحی شده به بررسی عملکرد آنها اشاره شده است.
-1 مقدمه
امروزه امکانات فراوانی در خودروها استفاده می شود تا راحتی سرنشینان را برای مسافرت با خودروها تامین نمایند ، صندلی های چند منظوره ، سیستم های تهویه مطبوع و .... البته هر چه سعی شود تا امکانات و تجهیزات رفاهی توسعه بیشتری یابند در صورتی که سیستم دینامیکی و حرکتی خودرو درست طراحی نشود رانندگی جالبی تجربه نخواهد شد[3] , [ 1 ]. سیستم تعلیق خودرو مجموعه واسط بین محفظه نگه دارنده سرنشینان ، شاسی و چرخ های خودرو است ، که تنظیم کننده نحوه واکنش محفظه نگه دارنده و شاسی نسبت به جاده است. [2]
در ابتدا این سیستم متشکل از ساختار یک تکه بود که چرخ های جلو یا عقب را به یکدیگر متصل می نمود.[4] این سیستم دارای نکات منفی بود که استفاده از آن را در خودروها محدود نمود تا آنجایی که امروزه این سیستم در خودروهای سنگین استفاده می شود در خودروهای سبک مسافربری از تکنولوژی های نوین استفاده می نمایند.[4] آخرین تکنولوژی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گیرد سیستم تعلیق فعال است [5] , [4]. هدف اصلی سیستم تعلیق خودرو در وهلهی اول ایمنی سرنشینان و در مرحله بعدی راحتی مسافران و استحکام خودرو میباشد , [1]. [6] این امر با اضافه کردن درجه آزادی به سیستم و کنترل عملگر که نیرو وابسته به اطلاعات پیشخور و پسخور است و از طریق سنسور بدست میآید ، میسر میشود . [ 7]
راحتی مسافران با جلوگیری از اعمال لرزشهای ناخواسته جاده به خودرو بدست میآید . این عامل با شتاب خودرو1 متناسب است.,[1] .[2] استحکام خودرو به سختی تایر 2 بستگی دارد که برای کاهش لطمات وارد به خودرو باید جابهجایی بدنه و شاسی را نزدیک به صفر کنیم و در نهایت مهمترین بخش امنیت مسافران3 بوده که وابسته به فاصله مرکز ثقل خودرو از زمین است و برای بالاتر بردن ضریب امنیت خودرو باید جابهجایی شاسی از زمین را نزدیک به صفر کنیم. در سالهای اخیر ، سیستم تعلیق جنبه اقتصادی پیدا کرده است به خصوص در صنعت ساخت خودرو [6]. بیشتر خودروهای مجلل بزرگ مجهز به این سیستم میباشند در حالی که وجود این سیستم در خودروهای کوچک و غیر جادهای هم مزیت عمده ای محسوب میشود [3] , [2]. تعلیق خودرو ارتباط مستقیمی با عملکرد وسیله نقلیه دارد .
ملزومات عملکرد برای تعلیق خودرو شامل راحتی مسافران ، امنیت و استحکام خودرو میباشد . در حالی که گاهی اوقات این سه عامل در تضاد با هم هستند . سیستم تعلیق بین شاسی و چرخها قرار میگیرد از این رو ویژگیهای ساختاری وسیله نقلیه محدودیتهای سختی برای بررسی آن ، اعمال میکند [8] , [5] , [4]. برای مصالحه4 میان سه عامل عملکرد خودرو میتوان از استراتژی های کنترلی مانند خطی مرتبه دوم گوسی5 کنترل تطبیقی ، کنترل غیرخطی و کنترل مقاوم استفاده کرد. [3]
کنترلگر H بر روی فرکانسی تمرکز میکند که بیشترین مشکل را برای سیستم ایجاد کرده است و H2 حالت میانگین داشته و همه فرکانسها را تا حدودی بهبود میبخشد . در نهایت کنترلگر H2 / H حالت تلفیقی بوده و هر دو را با هم ترکیب میکند [7] , [5]. در این مقاله پس از معرفی مدل نهایی سیستم تعلیق خودرو سعی شده است با بهرهگیری از کنترلگر H2 / H به کنترل مدهای سیستم پرداخته و سپس با استفاده از الگوریتمهای هوشمند جهت بهینهسازی نتایج شبیهسازی و بررسی عملکرد کنترلگرهای طراحی شده در بخش 5 نشان داده شده است .
-2 مدل سازی ریاضی
مدل سیستم تعلیق فعال دو درجه آزادی یکی از چهار چرخ خودرو در شکل 1 نشان داده شده است.[3] یکی از مزیتهای این مدل در مقایسه با مدل نیمه خودرو یا خودرو کامل سادگی مدل و محاسبات متخصر تر در کنار اطلاعات نسبتا جامعی است که در اختیار پژوهشگران قرار میدهد .
