بخشی از مقاله
چکیده
باتوجه به اینکه سیستم تعلیق خودرو مستقیماً در کاهش انتقال ارتعاشات از جاده به بدنه خودرو و راحتی سرنشین نقش اساسی ایفا می کند، لذا طراحی سیستم تعلیق مناسب یکی از اهداف مهندسان میباشد. در این مقاله یک کنترلکنندهي PI براي سیستم تعلیق فعال پیشنهاد شده است که هدف بهبود پارامترهاي راحتی سرنشین و پایداري میباشد، که پارامتر راحتی سرنشین رابطه مستقیمی با شتاب عمودي وارد بر سرنشین خودرو دارد.
معادلات خطی حاکم بر مدل ¼ سیستم استخراج و ضرایب کنترل کننده PI جهت کمینه کردن بیشینه فراجهش و زمان نشست شتاب عمودي وارد بر سرنشین خودرو با استفاده از الگوریتم تکاملی PSO بهینه و مشخص شده است. نتایج حاصل از شبیه سازي نشان میدهد که کنترل کنندهي پیشنهادي علاوه بر بهبود پارامتر راحتی سرنشین، پایداري سیستم را نیز بهبود داده است. مقایسه نتایج شبیه سازي حاصل از کنترل کنندهي پیشنهادي با حالت غیر فعال و نشان دهنده بهبود پارامترهاي راحتی سرنشین و پایداري می باشد.
مقدمه
یکی از سیستم هاي کلیدي خودرو، سیستم تعلیق است که نقش اساسی در راحتی سرنشین و پایداري خودرو دارد. با توجه به نیاز بازار و توسعه تکنولوژي خودرو ، فنرها و دمپرهاي غیر فعال جاي خود را به سیستم هاي نیمه فعال و سیستمهاي فعال داده است در دو دههي اخیر کارهاي زیادي روي سیستم تعلیق فعال براي بهبود قابلیت هاي آن انجام شده است، از جمله محققانی که بر روي سیستم تعلیق فعال کار کرده اند، می توان به "دیود بران " و همکارانش اشاره کرد که در سال 2008 یک کنترل کنندهي هوشمند و در همین سال یک کنترل کنندهي تطبیقی براي سیستم تعلیق پیشنهاد کردند.[1]
"جانگ شان لی"و همکارانش در سال 1995 یک الگوریتم کنترل غیرخطی پیشنهاد کردند[2] ، همچنین "سوپاوت" در سال 1999 یک کنترل تطبیقی مقاوم براي سیستم تعلیق پیشنهاد کرد.[3] اگر یک سیستم تعلیق سفت و سخت باشد پارامتر راحتی سرنشین و کیفیت آن نامطلوب خواهد بود. در این حالت نیروي عمودي بیشتري که از ناهمواري جاده ناشی میشود، به سرنشین انتقال مییابد. زمانیکه خودرو با سیستم تعلیق سفت و سخت در حال حرکت باشد، سرنشینان شاهد سواري خشن خواهند بود. از طرفی این نوع سیستم تعلیق باعث پایداري بیشتر خودرو روي سطح جاده میشود.
بنابراین طراحی سیستم تعلیق، نوعی مصالحه بین این دو پارامتر میباشد. سیستم تعلیق غیر فعال میتواند کمی راحتی سرنشین را بهبود دهد ولی نمیتواند مصالحه بین این دو پارامتر را ارضاء کند اما سیستم تعلیق فعال میتواند به طور هم زمان این دو پارامتر را کنترل و به تعبیر دیگر مصالحه بین این دو پارامتر را برقرار کند.[4] در این مقاله ابتدا معادلات خطی مدل ¼ سیستم تعلیق فعال استخراج یک کنترل کننده PI براي این مدل سیستم تعلیق پیشنهاد شده است که ضرایب این کنترل کننده PI با استفاده از الگوریتم تکاملی PSO با تعریف تابع هزینه براي الگوریتم بهینه سازي شده است.
مدل ¼ سیستم تعلیق خودرو
در شکل 1 مدل ¼ سیستم تعلیق فعال که یک سیستم دو درجه آزادي می باشد، نمایش داده شده است. بدیهی است که مدل ¼ یکی از موثرترین مدل ها براي آنالیز سیستم تعلیق میباشد و بر اساس مدل ¼ چرخ نمایش داده میشود. فرض شده است که تایر در حال تماس با سطح جاده است و تایر به وسیله فنر و جرم غیر فنري شبیه سازي شده است.
حرکت جمعی ذرات - PSO - ، یک تکنیک بهینه سازي احتمالی است که بر مبناي جمعیت کار می کند. این روش در سال 1995 توسط دکتر ابرهارت و دکتر کندي ارائه شد[6] و ایده اصلی آن از رفتار دسته جمعی ماهیها یا پرندگان به هنگام جستجوي غذا الهام گرفته شده است. سادگی اجرا و سرعت همگرایی بالا نسبت به سایر الگوریتم هاي بهینه سازي نظیر ژنتیک از ویژگیهاي این الگوریتم میباشد.
این روش، راه حل بهینه را با استفاده از جمعیت ذرات پیدا می کند. به این ترتیب که تغییر مسیر یا جهتگیري هر عضو از این دسته ذرات بر اساس کسب آگاهی از دو منبع صورت میگیرد. یکی بهترین مسیر یا جهتی که هر عضو به تنهایی تجربه کرده است و در حافظهي خود دارد و دیگري بهترین مسیر یا جهتی که اعضاي واقع در همسایگی او در طی مسیر تجربه کرده اند.
لذا در هر لحظه از زمان، مسیر حرکت بعدي هر عضو از ترکیب دو اطلاع فوق تعیین می شود. توپولوژي هاي مختلفی جهت تبادل اطلاعات بین ذرات مطرح شدهاند که می توان به توپولوژي هاي ستاره، حلقهاي و مربعی اشاره کرد. در این مقاله از توپولوژي ستاره استفاده شده است که در آن هر ذره در هر لحظه با تمام ذرات ارتباط دارد و از تجربه همه ذرات اجتماع استفاده می کند.
