16429

16429

تخمين مقاوم سرعت طولي وسيله نقليه با استفاده از تخمينگرهاي توزيع‌شده و تئوري سيستم‌هاي چندگانه

كارشناسي ارشد

مهندسي كنترل و علائم

خرداد ماه 1395

دكتر بيژن معاوني

راه‌آهن

چكيده در اين پايان¬نامه سرعت طولي قطار و خودرو در طول ترمزگيري شديد با اندازه¬گيري سرعت چرخ آن¬ها و با استفاده از رويكرد مدل چندگانه و رؤيتگر لئونبرگر تخمين زده مي¬شود. سرعت طولي وسيله نقليه نقش مهمي در آشكارسازي لغزش و استفاده در سيستم¬هاي ترمز ضد قفل و بالابردن ايمني سيستم حمل‌ و نقل دارد. از آنجايي¬كه روش¬هاي مرسوم محاسبه سرعت طولي همانند سنسورهاي سرعت¬سنج، علاوه بر پرهزينه بودن، داراي قابليت اطمينان پايين خصوصاً در مواقع لغزندگي جاده يا ريل هستند، ازاين‌رو تحقيقات گسترده‌اي در حوزه تخمين سرعت طولي وسيله نقليه صورت گرفته است تا به كمك محاسبه اين سرعت، ميزان لغزش را محاسبه كرده و از آن در كنترل پايداري وسيله نقليه و كاهش مسافت ترمزي استفاده كنند. در بيشتر پژوهش‌هاي صورت گرفته مدل دقيق سيستم نقش بسزايي در دقت عملكرد تخمينگر داشته است. ازاين‌رو در اين تحقيق، تخمينگري توزيع‌شده با استفاده از تئوري سيستم‌هاي چندگانه پيشنهاد مي¬شود كه ساختار اين تخمينگر به مدل ديناميكي واقعي وسيله نقليه، نزديك است و داراي دقت بالايي است. مدل ارائه‌شده بر اساس تئوري سيستم¬هاي چندگانه به اين صورت است كه مدل غيرخطي و پيچيده سيستم، به چندين مدل خطي در شرايط كاري مختلف وسيله نقليه تقسيم مي¬شود. درنتيجه چندين مدل خطي با دقت بالا به¬عنوان مدل ديناميكي وسيله نقليه جهت استفاده در بخش تخمين سرعت طولي وسيله نقليه به كار مي¬رود. در ادامه به كمك رؤيتگر لئونبرگر و اعمال شرايطي براي مقاوم¬سازي تخمين در برابر شرايط سطح تماس چرخ با ريل يا جاده، سرعت طولي وسيله نقليه تخمين زده¬ مي¬شود. براي بررسي پايداري تخمينگر ارائه‌شده نيز از روش نامساوي ماتريسي خطي(LMI) استفاده مي¬شود. پس از تخمين سرعت طولي توسط يك چرخ، همين روند براي دو چرخ به كار مي¬رود و با استفاده از الگوريتم¬هاي تركيب اطلاعات، تخمين دقيق و واحدي براي سرعت طولي وسيله نقليه به دست مي¬آيد. نتايج شبيه¬سازي به‌منظور نمايش دقت عملكرد تخمينگر ارائه شده است و با انجام آزموني تجربي بر روي خودرو صحت اين تحقيق تائيد شده است. دليل استفاده از مدل خودرو در اين پژوهش، داشتن داده¬هاي واقعي سرعت طولي خودرو از طريق آزمون تجربي مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: تخمين سرعت طولي، سيستم¬هاي چندگانه، لغزش چرخ، پايداري مقاوم تخمينگر

1395/11/11

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In this thesis, a robust estimator has been proposed to estimate the vehicle longitudinal velocity. Longitudinal velocity has an important role in revealing slip an​d increase safety of transportation system. Since the conventional methods of longitudinal velocity sensors such as accelerometers, in addition to being costly, have low reliability, hence there are a lot of research in the case of estimating vehicle longitudinal velocity for calculation of slip value an​d use it in vehicle stability control an​d deduction of braking distance. In the most of these researches, model of system has an important role in the accuracy of estimator performance an​d since finding a model with high accuracy an​d ability to consider uncertainties an​d turbulence effect is difficult, this research proposes a distributed estimator via multiple models which is close to real dynamic model of vehicle an​d has high accuracy. In this proposed multiple models, the complex an​d nonlinear model of system will be divided to some linear model in different working condition of vehicle. So several high accuracy linear model will be used to estimate vehicle longitudinal velocity. Because of existing matrix constraints in the estimating part, we use Linear Matrix Inequality (LMI) for estimator stability. After estimating longitudinal velocity of one wheel, this procedure will be used for both wheels an​d a unique an​d accurate estimate will be obtained via data fusion algorithm. Simulation results will be proposed in order to present accuracy of new estimator an​d the validity of this research has been confirmed after experimental test on an vehicle. We use the model of automobile because we have the real wheel speed an​d longitudinal velocity through experimental test. Keywords: Vehicle Velocity Estimation, Multiple Models theory, Wheel Slip, Estimator Stability