شماره ركورد
34505
پديد آورنده
محمدرضا اسمي
عنوان
شناسايي برخط ضريب سختي تاير با رو شهاي يادگيري ماشين به كمك سيستم اندازه گيري فشار باد تاي ر
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي خودرو گرايش طراحي سيستمهاي ديناميكي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/7/29
استاد راهنما
دكتر مسعود مسيح طهراني
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي خودرو
چكيده
شناسايي برخط ضريب سختي عمودي تاير نقش مهمي در توسعه سامانههاي هوشمند پايش تاير و كنترل سيستم تعليق ايفا ميكند. اين پژوهش با هدف دستيابي به مدلي دقيق، پايدار و قابل پيادهسازي در شرايط واقعي خودرو، يك چارچوب دادهمحور مبتني بر يادگيري ماشين را معرفي ميكند. با توجه به اينكه سيستم پايش فشار باد تاير تنها فشار داخلي را اندازهگيري ميكند و قادر به نمايش رفتار واقعي تاير در شرايط ديناميكي نيست، تركيب دادههاي آن با حسگرهاي جانبي اهميت مييابد. تغييرات فشار داخلي در تعامل با بار، سرعت و پروفيل جاده بر سختي مؤثر تاير اثرگذاري مستقيم دارد؛ بنابراين تلفيق دادههاي فشار تاير با مدلهاي يادگيري ماشين ميتواند اين سامانه را از يك ابزار ساده اندازهگيري فشار به بستري هوشمند براي تخمين سختي عمودي و پايش سلامت تاير ارتقا دهد.براي ثبت دادههاي عملياتي، سامانهاي متشكل از حسگر فشار، فاصلهسنج مادونقرمز، واحد سنجش شتاب و ژيروسكوپ و پردازنده مركزي طراحي شده و بهصورت عملياتي روي خودروي آزمايشي نصب ميشود. دادههاي بهدستآمده، همراه با دادههاي شبيهسازيشده توليدشده توسط نرمافزار CarSim در سناريوهاي حركتي مختلف، براي آموزش و اعتبارسنجي مدلهاي يادگيري ماشين بهكار گرفته ميشوند. در بخش مدلسازي، الگوريتمهاي شبكهعصبيعميق، ماشين بردار پشتيبان، جنگل تصادفي، رگرسيون فرايند گاوسي و تقويت گرادياني حدي بهصورت انفرادي توسعه مييابند و سپس دو مدل تركيبي مبتني بر ساختار يادگيري پشتهاي تحت عناوين «مدل تركيبييك» (جنگل تصادفي + رگرسيون فرايند گاوسي) و «مدل تركيبيدو» (جنگل تصادفي + رگرسيون فرايند گاوسي + تقويت گرادياني حدي) ساخته ميشوند. نتايج نشان ميدهد كه مدل تركيبيدو، در شرايط نويز حسگرها و بارگذاريهاي مختلف تاير، دقت بسيار بالاتري نسبت به مدلهاي منفرد ارائه ميدهد. مدل تركيبي پيشنهادي تقريباً 80٪ به تخمين مستقيم نرمافزار CarSim نزديك است و نسبت به روش شبكه عصبي ارائهشده توسط Sun (2023)، بهبود 1/27 درصدي در ضريب تعيين را نشان ميدهد. همچنين، دقت مدل تركيبيدو نسبت به الگوريتم ماشين بردار پشتيبان ارائهشده در Han (2023)، با افزايش 34 درصدي ضريب تعيين ارتقا مييابد. اين بهبودهاي عددي نشان ميدهد كه چارچوب پيشنهادي از توانمندي بالايي در تخمين برخط ضريب سختي تاير بر اساس دادههاي واقعي برخوردار است و ميتواند در توسعه سيستمهاي پايش سلامت تاير، تعليق نيمهفعال و سامانههاي كنترل پيشرفته خودرو مورد استفاده قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/20
عنوان به انگليسي
Online identification of tire hardness coefficient with machine learning methods with the help of tire pressure monitoring system
تاريخ بهره برداري
2/8/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدرضا اسمي
چكيده به لاتين
Real-time estimation of the vertical stiffness of a tire plays a pivotal role in the development of intelligent tire monitoring systems and advanced suspension control strategies. In this thesis, a data-driven framework based on machine learning was designed and evaluated with the aim of achieving a highly accurate and practically deployable model under real-world vehicle conditions.
To collect operational data under realistic scenarios, a custom-built data acquisition system was developed and mounted on a test vehicle. This system included a tire pressure sensor, infrared distance sensor, accelerometer unit, gyroscope, and a central processing module. The collected field data, along with simulated data generated via CarSim software under various driving scenarios, were used to train and validate the proposed models. On the modeling side, several machine learning algorithms including deep neural networks (DNN), support vector regression (SVR), random forest (RF), Gaussian process regression (GPR), and extreme gradient boosting (XGBoost) were implemented. Furthermore, two ensemble models with a stacking architecture were developed: Hybrid Model One (combining RF and GPR) and Hybrid Model Two (combining RF, GPR, and XGBoost). Experimental results demonstrated that Hybrid Model Two significantly outperformed individual models in terms of both accuracy and robustness, particularly under noisy inputs and variable loading conditions. The proposed hybrid framework achieved an estimation accuracy approximately aligned with the direct stiffness values computed from CarSim simulations. Compared to the neural network-based approach in the study by Sun , it improved the coefficient of determination by, and showed a increase over the support vector machine method used in Han. These improvements reflect the superior performance and real-time applicability of the proposed machine learning ensemble in estimating tire stiffness from sensor-based vehicle data. Ultimately, the outcome of this research is a reliable, real-time, and high-precision model that can serve as a foundational layer for the development of next-generation tire health monitoring systems, semi-active suspensions, and advanced vehicle control platforms.
كليدواژه هاي فارسي
سختي عمودي تاير , سيستم پايش فشار باد تاير , يادگيري ماشين , شناسايي برخط , شبيهسازي كارسيم
كليدواژه هاي لاتين
Tire Vertical Stiffness , Tire Pressure Monitoring System , Machine Learning , Real-Time Identification , CarSim Simulation
Author
Mohammad Reza Esmi
SuperVisor
Dr. Massoud Masih Tehrani