• شماره ركورد
    33272
  • پديد آورنده

    سينا منشي زاده

  • عنوان
    طراحي كنترلر نيمه فعال پيش بين براي مدل نيم خودرو با كمك يادگيري ماشين به منظور بهبود راحتي سرنشين
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي خودرو - گرايش طراحي سيستم‌هاي ديناميكي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1403/12/11
  • استاد راهنما
    جواد مرزبان راد
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    دانشكده خودرو
  • چكيده
    اين پژوهش به بررسي عملكرد يك كنترل‌كننده پيش‌بين مدل مبتني بر كتابخانه CVXPY براي كنترل ارتعاشات سيستم تعليق نيم‌خودرو مجهز به ميراگر مگنتورئولوژيكال مي‌پردازد. مدل نيم‌خودرو با چهار درجه آزادي طراحي شده و عملكرد آن بر اساس پروفيل‌هاي جاده‌اي استاندارد ISO 8608 و جاده‌هاي دست‌انداز تحليل شده است. هدف اصلي، ارزيابي تأثير كنترل‌كننده پيش‌بين در بهبود پاسخ‌هاي ديناميكي سيستم مانند موقعيت جرم فنربندي‌شده، شتاب عمودي، و حركت سيستم تعليق بود. ابتدا مدل ديناميكي سيستم همراه با معادلات نيروي ميراگر MR استخراج و متغيرهاي حالت تعريف شد. سپس با استفاده از استاندارد ISO 8608، پروفيل جاده‌هاي مختلف شبيه‌سازي شد. كنترل‌كننده MPC براي بهينه‌سازي پاسخ‌هاي سيستم طراحي و پارامترهاي آن تنظيم شدند. شبيه‌سازي‌ها نشان‌دهنده اين موضوع است كه در جاده‌هاي هموارتر، شتاب عمودي و جابه‌جايي جرم فنربندي‌شده به ترتيب تا 16/13% و 12.12% كاهش يافتند. در جاده‌هاي ناهموارتر، اين مقادير به ترتيب تا 93/26% و 22/30% كاهش يافتند. در مواجهه با تحريك ناشي از جاده‌هاي دست‌انداز، نتايج نشان‌دهنده كاهش قابل‌توجهي در جذر ميانگين مربعات بوده است؛ به‌گونه‌اي كه اين كاهش‌ها شامل 36/69% در جابه‌جايي جرم فنربندي‌شده، 72/46% در نيروي ميراگر، و 23/40% در شتاب عمودي مي‌باشد. همچنين مشخص شد كه افزايش افق پيش‌بيني، عملكرد را بهبود مي‌بخشد اما پس از حدي معين، به حالت اشباع مي‌رسد. در ادامه، مدل‌هاي يادگيري ماشين براي پيش‌بيني سيگنال كنترلي بررسي و مدل درخت‌هاي تصادفي به‌عنوان گزينه برتر انتخاب شد. اين مدل توانست سيگنال كنترلي مناسب را با دقت بالا پيش‌بيني كند و عملكرد كنترل‌كننده را بهبود بخشد. نتايج اين پژوهش نشان مي‌دهد كه تركيب كنترل پيش‌بين با ميراگر MR و استفاده از يادگيري ماشين، به‌طور چشمگيري راحتي و ايمني خودرو را در شرايط جاده‌اي مختلف بهبود مي‌بخشد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/02/01
  • عنوان به انگليسي
    Design of a Semi-Active Predictive Controller for a Half-Car Model Using Machine Learning to Improve Passenger Comfort
  • تاريخ بهره برداري
    3/1/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سينا منشي زاده

  • چكيده به لاتين
    This study investigates the performance of a Model Predictive Controller (MPC) based on the CVXPY library for vibration control in a half-car suspension system equipped with a Magnetorheological (MR) damper. The half-car model, designed with four degrees of freedom, was analyzed using standard road profiles from ISO 8608 and bumpy road conditions. The primary goal was to eva‎luate the impact of the MPC controller on improving the system’s dynamic responses, such as the sprung mass position, vertical acceleration, and suspension movement. The dynamic model of the system, including the MR damper force equations, was initially formulated, and the state variables were defined. Various road profiles were simulated based on ISO 8608 standards. The MPC controller was designed to optimize system responses, and its parameters were tuned accordingly. Simulations showed that, on smoother roads, vertical acceleration and sprung mass displacement decreased by 13.16% and 12.12%, respectively. On rougher roads, these reductions increased to 26.93% and 30.22%, respectively. Under bumpy road excitations, significant reductions were observed in RMS metrics, including 69.36% in sprung mass displacement, 46.72% in damper force, and 40.23% in vertical acceleration. It was also revealed that extending the prediction horizon improved performance but reached saturation beyond a certain limit. Machine learning models were subsequently explored to predict the control signal, with Random Forest identified as the most effective model. This model accurately predicted the control signal and enhanced the controller’s performance. The findings demonstrate that combining MPC with MR dampers and leveraging machine learning significantly improves vehicle comfort and safety under various road conditions. Future recommendations include exploring more complex models and conducting experimental tests.
  • كليدواژه هاي فارسي
    ميراگر مگنتورئولوژيكال , درخت‌هاي تصادفي , يادگيري ماشين , كنترل‌كننده ‌پيش‌بين مدل
  • كليدواژه هاي لاتين
    Magnetorheological Damper , Random Forest , Machine Learning , Model Predictive Controller
  • Author
    Sina Monshizade
  • SuperVisor
    Javad Marzban Rad