بخشی از مقاله
چکیده
مدل سازی سیستم تعلیق خودرو به ما کمک می کند که در محیط نرم افزاری به کنترل این سیستم بپردازیم. کنترل سیستم تعلیق خودرو باید به گونه ای باشد که با ایجاد اغتشاش از جانب جاده، کارایی لازم را داشته باشد. مقاوم بودن در برابر عدم قطعیت ها باعث طراحی کنترل کننده مقاوم سیستم تعلیق خودرو می شود.
در این پژوهش برای صحت مقاوم بودن از ابزار نرم استفاده می کنیم. به گونه ای که با محاسبه نرم دو و نرم بی نهایت، تابع هزینه ای برای این سیستم در نظر می گیریم. به حداقل رساندن این تابع هزینه به معنای مقاوم کردن کنترل کننده است. از این رو با استفاده از الگوریتم های ابتکاری بهینه ساز و با تنظیم ضرایب، به کاهش تابع هزینه سیستم می پردازیم. نتایج نشان می دهد که کنترل کننده در محدوده وسیعی از فرکانس های اغتشاش سیستم تعلیق خودرو را به خوبی کنترل می کند.
-1مقدمه
سیستم تعلیق همان طور که در شکل - - 1 مشاهده می شود، دارای چهار درجه آزادی است که در راستای محور عمودی شامل اختلاف موقعیت جرم بدنه خودرو با جرم سیستم تعلیق هر چرخ می باشد. با دادن نیروی کنترلی موازی با فنر و میراکننده - قرار گرفته شده بین جرم بدنه خودرو و جرم سیستم تعلیق - هر چرخ، می توان جلوی اثر نیروی ناشی از ناهمواری های جاده بر بدنه خودرو را گرفت. این نیرو می تواند به وسیله یک میراکننده مغناطیسی اعمال شود. ما می خواهیم با دادن سیگنال کنترلی مناسب به ورودی ها، درجه آزادی مربوط به تغییر موقعیت در راستای محور عمودی هر چرخ را کنترل کنیم.
شکل-1مدل سازی سیستم تعلیق خودرو
در گذشته پژوهش هایی بر روی سیستم تعلیق انجام شده است که در ادامه آنها را مرور می کنیم. در پژوهشی سیستم تعلیق یک چهارم خودرو به صورت خطی مدل سازی شده که برای آن کنترل کننده LQR و کنترل کننده ی PI مد لغزشی طراحی شده است. با مقایسه دو کنترل کننده با یکدیگر، کنترل کننده ی PI مد لغزشی نتیجه ی مطلوب تری دارد - . - Sam,2004 در یک نمونه ی آزمایشگاهی سیستم تعلیق یک چهارم ساخته شده است و به مدل سازی آن به طور خطی پرداخته شده است.
سپس سه کنترل کننده ی P، PI و PID برای این سیستم طراحی گردیده است. با مقایسه سه کنترل کننده، کنترل کننده PID نتیجه مطلوب تری دارد - . - Kumar,2016 در سال 2009 یک سیستم تعلیق کامل خودرو دارای هفت درجه آزادی به صورت خطی مدل سازی شده است که بعد از شبیه سازی مدل بدست آمده در نرم افزار متلب، کنترل کننده LQR برای اختلاف موقعیت جرم بدنه خودرو با جرم سیستم تعلیق هر چرخ طراحی شده است . - Darus,2009 - توسط دمیر و همکارانش نیز سیستم تعلیق یک دوم خودرو با در نظر گرفتن فنر غیر خطی با معادلات غیر خطی مدل سازی شده است. سپس برای آن کنترل کننده های PID و فازی طراحی شده است
هم چنین سیستم تعلیق یک دوم خودرو به صورت خطی مدل سازی و پارامتر های آن از یک سیستم واقعی بدست آمده است که بعد از شبیه سازی آن در نرم افزار متلب برای این سیستم کنترل کننده ی PID طراحی گردیده است
در سال 2013 سیستم تعلیق کامل خودرو با معادلات خطی مدل سازی شده است. در این مدل سازی سطح جاده مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با شبیه سازی مدل بدست آمده در نرم افزار متلب، به آزمایش سیستم تعلیق خودرو با میرا کننده ها و فنر های مختلف در سرعت های مختلف پرداخته شده است
در یک مدل سازی دیگر، به سیستم تعلیق یک چهارم یک نمونه خودرو BMW پرداخته شد. این نمونه با میرا کننده مغناطیسی کار می کند. سپس کنترل کننده مقاوم برای این سیستم طراحی گردیده است. بعد از پیاده سازی این کنترل کننده به مدل واقعی، متوجه شدند که این کنترل کننده حدود %40 هدایت خودرو را بهبود می دهد . - Van der Sande ,2013 - در سال 2014 مدل سازی یک سیستم تعلیق کامل خودرو با معادلات خطی انجام شده است که کنترل کننده ی مد لغزشی و ترکیب مد لغزشی با PID برای این سیستم طراحی شده است
در مدل سازی دیگری، طراحی کنترل کننده ی مقاوم به صورت شبکه ای، یک سیستم تعلیق یک دوم خودرو کنترل شده است. هر کدام از چرخ ها، پارامترهای مختلف و تاخیرهای مختلفی داشته اند. این کنترل کننده جدید توانسته است سیستم را به طور مطلوبی کنترل کند . - Yin,2016 - در یک سیستم تعلیق یک چهارم خودرو دیگر که به صورت خطی مدل سازی شده است، بعد از شبیه سازی آن در نرم افزار متلب کنترل کننده ی مد لغزشی با در نظر گرفتن تاخیر سیستم برای این سیستم طراحی شده است
در یک مدل دیگر به جای استفاده از میرا کننده ی مکانیکی، میرا کننده ی مغناظیسی که با سیم پیچ و آهنربا کار می کند در نظر گرفته شده است و این مکانیزم برای سیستم تعلیق یک چهارم خودرو به صورت خطی و غیرخطی مدل سازی شده است. در آخر دو مدل خطی و غیر خطی با نتایج واقعی مقایسه شده که مدل غیرخطی شباهت زیادی با نتایج واقعی دارد . - Saraswat,2017 - با توجه به مرور کارهای انجام شده، هدف این است که کنترل کننده ای طراحی کنیم که در برابر اغتشاشات مقاوم باشد.
-2 روش پژوهش، محاسبات و فرمول ها
-2-1مدل سازی
باتوجه به شکل - - 1 و قانون نیوتن معادلات خطی حاکم بر سیستم به صورت معادله های - 1 - و - 2 - می باشد. پارامتر های راوبط بالا به صورت جدول زیر بیان می شوند.
