18116

18116

كنترل فعال تركيبي زاويه كمبر چرخ ها و سيستم كنترل ديناميكي خودرو به منظور پايدارسازي و پيشگيري از واژگوني خودرو شاسي بلند

كارشناسي ارشد

طراحي سيستم هاي ديناميكي خودرو

فروردين ماه 1396

دكتر بهروز مشهدي

خودرو

در اين پايان‌نامه به ارائه روشي جديد براي پيشگيري از واژگوني يك خودرو شاسي بلند پرداخته شده-است. براي شبيه سازي خودرو مورد نظر از نرم افزار كارسيم و از اتصال كارسيم به متلب براي كنترل استفاده شده¬است. كنترل خودرو در اين روش براساس تركيبي از كنترل فعال زاويه كمبر و سيستم ترمز مي‌باشد. در تحليل¬هاي صورت گرفته، ابتدا تاثير ورودي كمبر بر رفتار خودر مورد بررسي واقع شده و سپس كنترلرهايي بر مبناي زاويه كمبر طراحي شده‌اند. در اولين كنترلر طراحي شده يك رابطه شرطي ساده كه ساختار شبه خطي مابين زاويه كمبر و شتاب جانبي بر قرار مي‌كند، مورد استفاده قرار گرفته‌است. در ادامه بخاطر ضعف‌هاي كنترلر اوليه، كنترلر PID طراحي شد. براي استفاده از PID نياز به تعيين مقادير مرجع مي‌باشد، كه در اين پژوهش دو روش براي تعيين مقادير مرجع مورد استفاده قرار گرفت. در روش اول از ضريب كم‌فرماني استفاده و در روش دوم از مدل فازي استفاده شد. اگرچه كنترل PID نسب به تغيير پارامترهاي سيستم داراي مقاومت بالايي است، ولي به دليل امكان افزايش شتاب جانبي در اين كنترلر در محدوده‌ مرز فرمان پذيري خودرو، به طراحي يك كنترلر فازي با هدف دنبال كردن نرخ تغييرات ياو و در محدوده امن نگه داشتن شتاب جانبي براي زاويه كمبر پرداخته شد. در نهايت كنترلر مورد نظر با يك سيستم ESC طراحي شده به صورت فازي به منظور افزايش دامنه پايدار سازي خودرو تركيب شد. كنترل و پايدارسازي خودرو با كاهش نيروي جانبي تايرها با كمترين استفاده از ترمز بدست آمده است. در انتها پارامترهاي مختلف اثرگذار بر پايداري خودرو با كنترلرهاي طراحي شده مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته‌اند. براي اعتبار سنجي نتايج اين تحقيق، داده¬هاي يك خودروي تويوتا مدل 4runner 2001 كه توسط سازمان NHTSA در آزمون استاندارد قلاب ماهي مطالعه قرار گرفته بود، استخراج و به عنوان پارامترهاي مدل كارسيم مورد استفاده قرار گرفت. براي طراحي كنترلر، ابتدا رفتار خودرو تحت آزمون¬هاي متعددي مورد بررسي قرار گرفت و از نتايج آن براي طراحي كنترل فازي استفاده شده¬است. كنترلر نهايي شامل اصلاح همزمان زاويه كمبر و گشتاور ترمزي مي‌باشد. نتايج حاصل از اين پايان¬نامه نشان مي¬دهد كه استفاده از نيروي ترمزي و كنترل هندسه كمبر به طور هم‌زمان، مي¬تواند در كاهش تمايل به واژگوني خودرو شاسي بلند، افزايش محدوده سرعت پيش از واژگوني و بهبود ايمني خودرو در شرايط بحراني موثر باشد.

1396/09/08

11/29/2017 12:00:00 AM

In this Thesis, a new approach is presented to prevent SUV rollover. The car is modeled in CarSim and is controlled with Matlab/Simulink Co-simulation. To control the car a combination of brake system and active camber has been used. Studying the results of camber angle on vehicle behavior leads to design controllers in order to create stability in vehicle conditions. Initially, the devised controller, based on a linear relation between camber angle and lateral acceleration, would be triggered at higher value of lateral acceleration. The proposed controller was not as effective as needed. In order to alleviate the problems of the designed controller, a PID controller was replaced. PID needs a reference value to track and thus, the reference value for yaw rate was estimated in two methods: firstly, by using the understeer gain of the vehicle for the reference value which was much higher than real values and secondly, by devising a fuzzy model based on Carsim steady state which had both linear and nonlinear regimes. In spite of PID robust characteristics, because it has the tendency to elevate lateral acceleration which is unfavorable, a Fuzzy controller was proposed. In the end, an ESC was added to the designed controller to enhance and improve the results. In sum, stability of the vehicle is gained with lowering the tire lateral force and minimizing the use of brakes. Moreover, effects of important parameters on the vehicle stability have been studied. For the eva​luation of the model, results of Toyota 4runner 2001 at Fishhook test which was studied by NHTSA, are derived and used in CarSim model. The vehicle modeled in CarSim was tested in various scenarios and the results were used to design fuzzy controller. The final controller contains active camber and brake system which work together. Last but not least, this thesis delineates a unified control of active camber and brake system can be employed to prevent rollover and increase the safety speed range of the vehicle at the limits of handling.