بخشی از مقاله
چکیده
هدف کلی از ارائه این مقاله شرح کاربرد تکنیک منطق فازي در کنترل سیستم تعلیق خودرو می باشد. وظیفه این سیستم علاوه بر تحمل وزن بدنه خودرو، افزایش راحتی و ایمنی رانندگی است . منظور از ایجاد راحتی رانندگی کاهش شتاب بدنه خودرو در برخورد با زبري و ناهمواري هاي سطح جاده می باشد. در این مقاله، مدل سیستم تعلیق به همراه کنترل کننده و همچنین نتایج بکارگیري این کنترل کننده در جهت بهبود سیستم تعلیق خودرو تشریح می شود .
قوانین فازي به گونه اي طراحی شده است که کمترین نوسان در برابر اغتشاشات جاده اي به بدنه خودرو وارد شود. در انتخاب توابع عضویت نیز سعی شده است که تا حد امکان از توابع گوسی به جاي توابع خطی استفاده شود چرا که توابع عضویت گوسی خاصیت مقاومت بیشتري را براي سیستم ایجاد می کنند. در انتها نیز یک مقایسه بین عملکرد سیستم فوق با سیستم تعلیق کنترل شده توسط PID و سیستم تعلیق غیر فعال انجام خواهد گرفت.
مقدمه
یکی از مهمترین عوامل موثر در ایجاد رقابت در صنعت خودروسازي، سیستم تعلیق خودرو می باشد که از اثرگذاشتن اغتشاشات جاده بر روي خودرو ممانعت بعمل آورده و یک رانندگی هموار و راحتی را براي راننده و سر نشینان خودرو به ارمغان می آورد .[1] هدف سیستم تعلیق علاوه بر تحمل وزن بدنه خودرو، تامین یک رانندگی ایمن در خودرو و کمک به حفظ کنترل آن در نواحی ناهموار و یا در توقف و شتاب هاي ناگهانی است. روش هاي کنترلی متفاوتی براي حل مسئله ي کنترل سیستم تعلیق خودرو از جمله LQG، روشهاي کنترل تطبیقی [2] و کنترل غیر خطی [3] پیشنهاد شده اند. اما هیچ کدام از روش هاي نام برده بدون ایراد نبوده و همگی داراي معایبی از جمله پیچیدگی طراحی و اجرا هستند.
با توجه به اینکه در دهه هاي اخیر منطق فازي بطور چشمگیري تکمیل شده است از این رو؛ روش منطق فازي یکی از پرکاربرد ترین روش هاي کنترلی محسوب می شود. در این مقاله نیز از کنترل کننده فازي براي کنترل سیستم تعلیق استفاده شده است. براي طراحی یک سیستم فعال ما ابتدا باید بدانیم که چگونه یک مدل را براي سیستم بسازیم و سپس اهداف کنترل را به گونه اي تعریف کنیم که بتوان به کمک نیروي کنترل کننده - بین چرخ ها و بدنه - علاوه بر داشتن یک راحتی مناسب، از چسبندگی قابل قبولی نیز برخوردار باشیم. پارامترهاي راحتی رانندگی1 و چسبندگی چرخ ها2 به جاده، دو پارامتر متضاد بوده و با افزایش یکی از آنها، دیگري به همان نسبت کاهش خواهد یافت و لذا به کمک سیستم هاي تعلیق غیر فعال نمی توان هر دو پارامتر را افزایش داد. بنابراین با در نظر گرفتن یک مصالحه بین این دو پارامتر، اقدام به طراحی و ساخت سیستم تعلیق غیرفعال می شود.
سالهاي زیادي است که سیستم تعلیق فعال مورد بررسی قرار گرفته و اصلاحات بسیار زیادي براي تبدیل یک سیستم غیرفعال یا نیمه فعال به سیستم کاملا فعال صورت گرفته است .[5] , [4] در این مقاله یک سیستم تعلیق فعال براي مدل یک چهارم خودرو در نظر گرفته شده است [6] و براي کنترل آن نیز یک کنترل کننده فازي به گونه اي طراحی شده است تا بتواند بدنه خودرو را از اغتشاشات جاده اي تا حد مطلوبی جدا کند.
-2 مدل یک چهارم خودرو
در این مقاله یک مدل یک چهارم خودرو به همراه دو درجه آزادي براي سیستم تعلیق در نظر گرفته شده است. این مدل از یک محرك براي تولید نیرو بین جرم چرخها و جرم بدنه استفاده می کند. معادلات حرکتی براي بدنه و چرخ خودرو باتوجه به شکل - - 1 به صورت زیر داده می شوند
پارامترها
- جرم بدنه خودرو
- جرم چرخ
- ثابت فنر مربوط به بدنه ثابت فنر مربوط به چرخ ثابت دمپر
براي مدلسازي جاده فرض می کنیم که خودرو با یک سرعت ثابت بر روي یک جاده در حال حرکت می باشد و با اغتشاشاتی از قبیل ناهمواري متوالی و دوسطحی و... برخورد می کند
