بخشی از مقاله
چکیده:
سر و صداهای ناشی از ترمز و یا به اصطلاح جیغ ترمز، یکی از نشانه های بروز ناپایداری خود - تحریک در سیستم ترمز دیسکی اتومبیل می باشد. در این مقاله بررسی آشوب در سیستم ترمز دیسکی اتومبیل و کنترل آن انجام شده است. کاهش نویز و سر و صداهای ناشی از آشوب، سبب افزایش راحتی مسافران خواهد شد.
در ابتدا، با استفاده از روش همگام سازی، بزرگترین نمای لیاپانوف با هدف شناسایی حرکت آشوب ناک و دوره ای انجام شده است. سپس رفتار غیرخطی برای طیف وسیعی از مقادیر پارامترها در دیاگرام تقسیم بندی بررسی شده است.
در ادامه با توجه به دیاگرام تقسیم بندی، تصویر فاز، نقشه پوانکاره، طیف فرکانسی و نماهای لیاپانوف دینامیک سیستم ترمز دیسکی مورد توجه قرار گرفته است. در نهایت، روش پیشنهاد شده با اعمال یک سیگنال دیتر به عنوان ورودی خارجی، به سیستم مورد مطالعه انجام شده است. نتایج شبیه سازی ها نیز امکان پذیر بودن روش پیشنهادی را اثبات نموده اند.
.1 مقدمه
سیستم های مکانیکی که با اصطکاک خشک، وجود لقی 2و روزنه ها مواجه هستند، به عنوان یک سیستم غیر هموار 3تلقی می شوند و رفتار آنها به صورت دینامیکی مورد مطالعه قرار می گیرد. این نوسانات به دلیل ناخواسته بودن، مانند سر و صدای برف پاک کن اتومبیل و یا صدای ترمز ماشین، معروف به نو سانات همراه با لغزش- ای ستایی 4می با شند.
در صنعت اتومبیل سازی، یکی از فاکتورهای مهم در طراحی ترمز خودرو، جلوگیری از ایجاد سر و صدا می با شد. با توجه به پی شرفت روز به روز ا ستاندارد کیفیت خودرو برای کاهش آ ستانه سر و صداهای ایجاد شده و همچنین ارتعاشات، بسیاری از محققان سیستم ترمز خودرو را به روش های مختلف تئوری و عملی مورد بررسی قرار داده اند
با وجود پی شرفت های حا صل شده در سال های اخیر، م شکل صدای ترمز و یا به ا صطلاح جیغ - ترمز5هنوز هم اغلب اتفاق می افتد. بنابراین در این مقاله، رفتار دینامیکی سیستم ترمز دیسکی و کنترل آشوب آن مورد مطالعه قرار گرفته است.
.2 تئوری و پیشینه تحقیق
جیغ- ترمز یک پدیده ی گذرای غیرخطی می با شد، که مطالعات تئوری و عملی از آن به عنوان رفتاری آ شوب ناک 1نام برده اند.[8-11] یک مدل اصطکاک خشک دو درجه آزادی، در حالت نزدیک بودن دیسک و پد، سبب حرکت آشوب ناک پد می شود .[12-14] استفاده از روش هایی مانند دیاگرام تقسیم بندی2، طیف فرکانسی 3و یا نمای لیاپانوف 4می تواند برای بررسی این رفتار مورد استفاده قرار گیرد.
برای طیف و سیعی از پارامترها، ا ستفاده از نمای لیاپانوف رویکردی بهینه برای اندازه گیری ح سا سیت دینامیکی سی ستم در شرایط اولیه آن می با شد. نمای لیاپانوف می تواند برای ت شخیص حرکت آ شوب ناک یک سی ستم، مورد ا ستفاده قرار بگیرد. الگوریتم محا سبه نماهای لیاپانوف برای سی ستم های مکانیکی هموار 5در گذ شته تو سعه داده شده ا ست .[15-17] با وجود ارائه روش های مختلف برای محا سبه نماهای لیاپانوف سی ستم های دینامیکی غیر هموار[18-21]، در این مقاله از روش پیشنهاد شده استفانسکی [21] برای محاسبه بزرگترین نماهای لیاپانوف در سیستم ترمز استفاده شده است.
اگرچه آشوب در شرایطی خاص ممکن است مطلوب باشد، اما به صورت کلی به دلیل کاهش عملکرد دستگاه های الکترونیکی و مکانیکی، این رفتار نا مطلوب تلقی می شود. مطالعات گسترده و روش های متعددی بر روی رفتار آشوب ناک یک سیستم مکانیکی انجام شده اند
در نمونه ای از مطالعات انجام شده، آشوب با اعمال یک ورودی دیگر به سیستم - به عنوان مثال تحریک با فرکانس بالا و یا دیتر - 6، درست قبل از رفتار غیرخطی، به خوبی کنترل شده است .[25 ,24] مزیت اصلی این روش سادگی و نتایج موفقیت آمیز آن، پس از اعمال به سیستم های واقعی غیرخطی می باشد
با هدف بهبود عملکرد سیستم ترمز دیسکی خودرو و حذف ارتعاشات متناظر، حرکت آشوب ناک باید به مدار متناوب 7در حالت پا سخ دائمی 8تبدیل شود. در این مطالعه، آ شوب با موفقیت با ا ستفاده از اعمال یک سیگنال دیتر، که یک ورودی خارجی تلقی می شود، کنترل شده است. این روش، یک روش بهینه برای بهبود عملکرد غیرخطی سیستم ها می باشد. اثربخشی و کاربردی بودن این روش، در بخش نتایج نشان داده شده است.
.3 مواد و روش ها
.1-3 معادلات مکانیکی شکل 1 مدل پایه دو درجه آزادی دینامیک نویز صدای ترمز را ن شان می دهد .[14 ,13] زیرنویس های 1 و 2 به ترتیب ن شان دهنده پد و دیسک می باشند. ، و به ترتیب نشان دهنده جرم، سختی و ضریب دمپینگ می باشند. حرکت جرم اول - 1 - و دوم - 2 - به ترتیب نشان دهنده حرکت مماسی پد و و حرکت درون صفحه ای دیسک می باشند.
شکل .1 شماتیک سیستم ترمز دیسکی اتومبیل
.2-3 استخراج بزرگترین نماهای لیاپانوف و نتایج شبیه سازی عددی
بزرگترین نمای لیاپانوف، یکی از روش های تشخیصی مفید در هر سیستم آشوب ناک می باشد. سیستم های دینامیکی برای تشخیص تغییر طول، حجم و فاز، طیفی از نماهای لیاپانوف - - را دارا می باشند. نماهای لیاپانوف نرخ واگرایی - یا همگرایی - دو مدار نزدیک اولیه را اندازه گیری می کنند. با استفاده از بزرگترین نمای لیاپانوف، واگرایی - > 0 - یا همگرایی - < 0 - مسیرهای3مجاور، به سادگی قابل شناسایی می باشد.
از آنجایی که مقادیر منفی نمای لیاپانوف به معنای حرکت چرخه ای4می باشد، هر حرکت که حاوی حداقل یک نمای لیاپانوف مثبت باشد، به عنوان حرکت آشوب ناک لحاظ می شود. برای محاسبه طیف نمای لیاپانوف یک سیستم های دینامیکی هموار، روش هایی ارائه شده است . با این حال، از این الگوریتم های پیشنهادی نمیتوان در سیستم های دینامیکی غیر هموار و غیر پیوسته، در شرایطی مانند وجود اصطکاک خشک، لقی و ایستایی همراه با لغزش استفاده نمود. در این پژوهش، بزرگترین نمای لیاپانوف با هدف توصیف رفتار آشوب ناک سیستم ترمز اتومبیل محاسبه شده است.
