30647

طراحي و كنترل سيستم تعليق ‌‌به‌هم متصل با هدف بهبود همزمان عملكرد سواري و هندلينگ خودرو

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي خودرو- سيستم هاي ديناميكي خودرو

1396

1402/10/20

دكتر بهروز مشهدي- دكتر مسعود مسيح تهراني

-

مهندسي خودرو

با توجه به پتانسيل¬هاي ذاتي سيستم تعليق به¬هم متصل، گرايش به اين نوع تعليق در سال¬هاي اخير در مقالات علمي رو به افزايش بوده است. نمونه¬هاي صنعتي ساخته شده در شركت¬هاي بزرگ خودروسازي نشان دهنده آينده غير قابل چشم‌پوشي اين تعليق در صنعت خودروسازي خواهد داشت. در اين رساله سعي بر اين بوده است كه گام كوچكي در جهت رفع نواقص مطالعات گذشته در پيرامون اين موضوع برداشته شود. در اين رساله، به¬وسيله طراحي¬هاي مختلف و ممكن معماري مدار هيدروليك و همچنين تنظيم و كنترل پارامترهاي سيستم تعليق به¬هم متصل هيدروليكي، راحتي سرنشين و هندلينگ خودرو را به¬صورت همزمان بهبود بخشيده شده است. در بخش اول اين رساله به مدل¬سازي و شبيه¬سازي اين سيستم به‌وسيله سه مدل پرداخته شده است. لازم به¬ذكر است كه از مدل 14 درجه آزادي در تحليل مدارهاي 24 گانه در مانور فيشهوك و نيم بامپ سينوسي و همچنين بهينه¬سازي مدارات و آزمون باد جانبي و جاده رندوم استفاده شده است. همچنين از طريق اتصال نرم‌افزار كارسيم و سيم هيدروليك متلب به كنترل و انتخاب استراتژي كنترلي پرداخته شده است. در آخر، مدل خطي‌سازي شده در تحليل پايداري و تحليل تأثيرات ورودي¬هاي سيستم در مودهاي سيستم مورد استفاده قرار گرفته است. در مرحله بعد پايداري سيستم بررسي و سپس در مرحله بعد از آن تأثيرات شيرها و منابع سيستم، بر روي مودهاي سيستم بررسي شده است. در اين بخش دمپينگ و فركانس مودهاي مختلف سيستم در بازشدگي مختلف شيرهاي آكومولاتور و همچنين شيرهاي سيلندر بررسي شده است. همچنين تأثير فشار اوليه آكومولاتورها در دمپينگ و فركانس مودهاي سيستم از جمله بانس، رول و پيچ نيز بررسي شده است. در بخش بعدي رساله از بين 180 حالت ممكن معماري مدارهاي هيدروليكي، 24 حالت با شرط قرينگي به-دست آمده و بعد از بررسي اين 24 حالت در چند مانور هندلينگ و راحتي سرنشين، 6 مدار منتخب شده است. در مرحله بعد با بهينه¬سازي به روش الگوريتم ژنتيك مدارهاي مذكور به 4 مدار نهايي رسيده است كه هر¬كدام مشخصه خاصي را دارا بوده¬اند. پاسخ شتاب بانس تا حدود 47 درصد در مدار منتخب شماره 1 بهبود داشته است؛ همچنين پاسخ رول در حدود 17 درصد بهبود (كاهش) را تجربه كرده است. به همين ترتيب 4 مدار منتخب بهينه¬سازي شده در مانور جاده رندوم و باد جانبي، به ترتيب 27 درصد بهبود (كاهش) در شتاب بانس و 18 درصد در پاسخ رول بهبود (كاهش) در مدار شماره 1 داشته است. در بخش نهايي اين رساله به‌وسيله سيستم كنترل سوييچينگ و با تقسيم شرايط ديناميكي خودرو و تدوين قوانين كنترلي به بهبود همزمان كيفيت سواري و هندلينگ پرداخته شده است. در مرحله بعد مرزهاي انتخاب استراتژي بهينه¬سازي شده است. اين بهينه¬سازي زمان قابل تحمل راننده را نسبت به حالت بهينه-سازي نشده 9 درصد بهبود (افزايش) داده است. در مرحله بعد با استفاده از مفهوم تنظيم ارتفاع و كنترلر پيش¬بين، شتاب بانس در حدود 35 و 40 درصد با درنظر گرفتن مفهوم تنظيم ارتفاع در تابع هزينه و بدون آن در جاده قرينه و در جاده غير قرينه حدود 25 و 44 درصد بهبود (كاهش) داشته است.

1402/12/23

Design and control of the interconnected suspension system with the aim of improving the car's ride performance and handling simultaneously

1/1/1900 12:00:00 AM

Considering the inherent potential of interconnected suspension systems, the trend towards this type of suspension has been increasing in recent years in scientific articles. The industrial samples made in the big automobile companies will show the unmissable future of this suspension in the automobile industry. In this dissertation, an attempt has been made to take a small step towards eliminating the shortcomings of past studies on this issue. In this treatise, passenger ride comfort and car handling have been improved at the same time by means of different and possible designs of hydraulic circuit architecture as well as adjusting and controlling the parameters of the hydraulic interconnected suspension system. In the first part of this dissertation, the modeling and simulation of this system has been discussed using three models. It should be noted that the 14 degrees of freedom model has been used in the analysis of 24 circuits in the fishhook maneuver and half sine-bump, as well as the optimization of the circuits and the side wind and random road tests. Also, through the connection of Carsim software and MATLAB Sim Hydraulic, the control and selection of the control strategy has been discussed. Finally, the linearized model has been used in the analysis of stability and the analysis of the effects of system inputs in system modes. In the next step, the stability of the system is checked, and then in the next step, the effects of valves and system resources are checked on the system modes. In this section, the damping and frequency of different modes of the system in different openings of accumulator valves and also cylinder valves have been investigated. Also, the effect of the initial pressure of the accumulators on the damping and the frequency of the system modes, including bounce, roll and pitch, has also been investigated. In the next part of the dissertation, among the 180 possible modes of hydraulic circuit architecture, 24 modes are obtained with the condition of symmetric, and after examining these 24 modes in several handling maneuvers and passenger ride comfort, 6 circuits have been selected. In the next step, by optimizing the explained circuits with the genetic algorithm method, 4 final circuits have been reached, each of which has a special characteristic. Bounce acceleration response has improved up to 47% in 4 selected circuits; Also, the roll response has experienced an improvement (reduction) of about 17% in HIS-1. In the same way, the 4 optimized selected circuits in random road maneuver and side wind had 27% improvement (decrease) in bounce acceleration and 18% improvement (decrease) in roll response also in HIS-1, respectively. In the final part of this dissertation, the simultaneous improvement of ride quality and handling has been discussed by means of the switching control system and by dividing the dynamic conditions of the car and formulating control rules. In the next step, the strategy selection boundaries are optimized. This optimization has improved (increased) the allowable exposure time of the driver by 9% compared to the non-optimized state. In the next stage, by using the concept of load level and predictive controller, the acceleration of the bounce is about 35 and 40%, considering the concept of load level in the cost function and without it, on the symmetric road and on the asymmetric road, about 25 and 44% improvement (decrease).

سيستم تعليق به¬هم متصل هيدروليكي , هندلينگ , راحتي سرنشين , حالات مختلف معماري مدارهاي هيدروليكي , استراتژي انتخاب مود , سيستم تعليق هيبريد هوشمند سوييچينگ , سيستم تنظيم ارتفاع

Hydraulic interconnected suspension system , Handling , Ride comfort , Different states of hydraulic circuit architecture , Mode selection strategy , Hybrid intelligent switching suspension system , load leveling system

Arash darvish damavandi

Dr. Behrooz Mashhadi- Dr. Masoud Masih-Tehrani