18400

۱۸۴۰۰

بهبود پايداري خودروي كشنده نيم يدك با اكسل كمكي فعال

كارشناسي ارشد

سيستم هاي ديناميكي

تيرماه ۱۳۹۶

دكتر بهروز مشهدي

خودرو

در تحقيق حاضر به ارائه¬ي يك روش جديد بنام اكسل فعال براي پايدارسازي خودروهاي كمرشكن در مرز هندلينگ پرداخته شد. ابتدا بامطالعه‌ي سيستم¬هاي پايدارسازي جديد، نقاط ضعف و قوت آن¬ها مشخص شد. سپس با استناد به تحقيقات عملي انجام‌شده، راهكاري براي حذف مارپيچ زدن و نوسانات مونوتونيك يدك پيشنهاد شد. اكسل فعال با ويژگي¬هاي كاهش پيچيدگي سيستم نسبت به فرمان¬گيري فعال يدك، افزايش پتانسيل پايدارسازي در مرز پايداري، و استفاده¬ي بهتر از پتانسيل توليد نيروي تاير موردمطالعه قرار گرفت. امكان¬سنجي با استفاده از يك مدل خطي سه درجه آزادي و تثبيت نتايج با استفاده از مدل غيرخطي انتخاب‌شده در محيط تراكسيم انجام شد. اكسل فعال در محيط تراكسيم ايجاد، و خواص جرم و اينرسي آن براي عملگري مطلوب بهبود داده شد. با طراحي يك سيستم كنترل PID در شبيه¬سازي هم‌زمان در محيط متلب/سيمولينك، عملگري چرخ¬هاي چپ و راست اكسل از يكديگر مستقل و از انتقال بار عرضي جلوگيري شد تا ساختار عملكرد مستقل هر چرخ ايجاد شود. براي داشتن خواص توليد نيروي مطلوب، رفتار توليد نيروي تاير تصحيح شد. در اكسل فعال از مدل تاير داخلي تراكسيم استفاده شد. طراحي كنترلر براي عملگري اكسل فعال در محيط سيمولينك و با ساختار فازي انجام شد. براي آزمايش قابليت¬هاي عملگري و تأثير اكسل فعال از دو نوع آزمون حلقه باز و حلقه بسته استفاده شد. آزمون حلقه بسته شامل تغيير مسير دو خط با سرعت افزايش¬يافته براي تشديد ناپايداري بود. هدف از انجام آزمون حلقه بسته تعيين اثر عملگري بر رفتار راننده بود. آزمون حلقه باز براي شبيه¬سازي مانور تغيير مسير يك‌خطه به¬عنوان مانور فرار استفاده شد. براي تشديد ناپايداري،سرعت خودرو 33% نسبت به مانور تغيير مسير دو خط افزايش يافت. براي آزمون مقاومت و حساسيت كنترلر،شرايط هردو آزمون با 30% كاهش اصطكاك و بارگذاري نامناسب در طول يدك تشديد شد. نتايج نشان داد كه اكسل فعال بيش پرش‌هاي مياني يدك را در شرايط پر اصطكاك و مانور تغيير مسير دو خط تا بيش از 45% كاهش داده و در شرايط كم اصطكاك علاوه بر كاهش بيش پرش مياني، بيش پرش‌هاي نهايي را حذف مي¬كند. بعلاوه تشديد يدك در نرخ ياو را كاملاً به حد پايين¬تر از 1 كاهش داده و زاويه¬ي لغزش را در تمام شرايط كاهش مي¬دهد. از مزاياي جنبي اكسل فعال بهبود پايداري رول بود. آزمون¬هاي تغيير مسير دو خط نشان داد كه عملگري اكسل فعال در شرايط ناپايداري توأم جانبي و رول، زاويه¬ي رول را تا 3/1 زاويه¬ي رول حالت كنترل نشده كاهش مي¬دهد. بعلاوه با آزمايش خودرو در حالت سنگين، عملگري اكسل فعال بهبودي معادل 38% براي مانور فرار در حالت سنگين را نشان مي¬دهد. بعلاوه با تنظيم پارامترهاي كنترلر، نشان داده شد كه اين روش پتانسيل خوبي براي پيشگيري از واژگوني را نيز دارد. . واژه‌هاي كليدي: پايداري جانبي، خودروي كمرشكن، كنترل پايداري، اكسل فعال كمكي

1396/11/10

7/22/2017 12:00:00 AM

The current research investgates a new approach for the lateral stabilization of articulated heavy vehicles at handling limit. First, a review of the state of the art of technology was made to highlight the weakness and strongpoints of the available approaches. Then, as per the reviews made, a method was proposed to mitigate monotonic and oscillatory instabilities of semi-trailer in a tractor semi-trailer combination. Active Auxiliary Axle (ALA) is introduced as a system with reduced complexities ascompared to active trailer steering systems, with a fouces on stability improvement of AHVs at handling limit, and more effective utilization of tire lateral force generation potential. A linear three degree of freedom model was used for feasibility study both in time and frequency domain, and a nonlinear model constructed in truckSIM was employed as a full vehicle model.The active axle was constructed in the truckSIM with modified K&C properties to eliminate lateral force transfer between left and right wheels. A co-simulation of truckSIM with MatLab was performed to perform the analysis. The tire force-lateral slip generation was modified to obtain the required force generation properties. The fuzzy logic controller (FLC) was developed in the Simulink environment. Two test scenarios, a closed-loop driver in the model double lane change (DLC) and an open loop single lane change (SLC) were used to simulate vehicle behavior under diferent maneuvering conditions. The DLC maneuver was performed with the aim of studyng driver’s behavior under the actuation of active axle.The open loop maneuver was performed to identify vehicle behavior under obstacle avoidance situations. To amplify instability conditions induced to the vehicle, the forward speed was increased by 33 percent as compared to the standard speed identified in the vehicle simulation library. Additionally, a reduction of 30 percent in the friction coefficient was considered to study the effects of mu-reduced conditions. Results suggested that the intervention of active axle at the predefined instances reduces the overshoots in the semi-trailer yaw rate response by 45 percent. Additionally, the RWA was reduced down below one. A by-product of the active axle was the roll stability improvement. The double lane change maneuvers under high loading conditions revleaed a reduction in the whole roll angle response to one-third below the uncontrolled case. Additionally, it was demonstrated that this approach can show high potential for roll-over prevention in case proper tuning is applied to the controller. Keywords: Lateral Stablity, Articulated Heavy Vehice, Lateral Stability Control, Active Auxiliary Axle,