بهبود ديناميك خودرو با طراحي كنترل‌كننده مود لغزشي در سيستم تعليق هندسه متغير فعال سري

كارشناسي ارشد

همواره بهره‌مندي از جاده‌ چسبي بالا در كنار بهره‌مندي از راحتي سرنشين موردتوجه اكثر خودروسازان و مصرف‌كنندگان مي‌باشد. با توجه به بازه فركانسي متفاوت ارضاي اين دو هدف، امكان مهيا نمودن همزمان هر دو هدف چالشي جدي براي پژوهشگران بوده است. سيستم تعليق هندسه متغير با بهره‌مندي از مزاياي تعليق فعال و مصرف انرژي بسيار پايين به علت تغييرات زوايا و موقعيت اجزاي تعليق، گزينه مناسب براي جايگزيني تعليق‌هاي موجود مي‌باشد. در اين پايان‌نامه از يك سيستم تعليق هندسه متغير فعال از نوع تك لينك سري در يك خودروي سواري Ferrari F430 و همچنين از يك كنترل‌كننده مود لغزشي ساده و چندبعدي تطبيقي براي بهبود هرچه بيشتر پارامترهاي ديناميك خودرو اعم از جاده چسبي، راحتي سرنشين و همچنين پايداري جانبي خودرو استفاده شده است. اين كنترل‌كننده براي اولين بار در سيستم تعليق هندسه متغير فعال سري پياده‌سازي شده است. ازجمله دلايل انتخاب آن علاوه بر ارزان‌قيمت بودن و سادگي محاسبات، قابليت پياده‌سازي در سيستم‌هاي غيرخطي و مقاوم بودن در برابر اغتشاشات و عدم قطعيت‌هاي سيستم مي‌باشد. بدين منظور پس از معرفي و بررسي تاريخچه سيستم يادشده، زمينه تحقيقاتي و چالش‌هاي روز آن مورد تحليل قرارگرفته است. سپس براي مطالعه اثرات سيستم تعليق يادشده از كنترل‌كننده‌هاي متداول مطالعات پيشين مانند كنترل‌كننده‌هاي PID ساده و تطبيقي فازي و LQR استفاده شده است. ضعف عمده اين كنترل‌كننده‌ها پيچيدگي بالا، ضعف در برابر عدم قطعيت‌ها و بهبود عملكرد پايين بوده است. براي جبران نقص مذكور از كنترل‌كننده مود لغزشي تطبيقي ساده و چندبعدي براي مطالعه مدل تمام خودرو در مانورهاي مختلف رانندگي طولي و عرضي در يك ناهمواري نامتقارن استفاده شده است. در اين مطالعه از شتاب‌هاي زاويه‌اي تاب و غلت خودرو به همراه شتاب عمودي مركز جرم خودرو به‌عنوان ورودي كنترل‌كننده مود لغزشي چندبعدي استفاده شده است. همچنين از تكنيك فازي‌سازي به‌منظور حذف نوسانات اضافي پاسخ خودرويي بهره گرفته شده است. خروجي نتايج حاصل از كنترل‌كننده مود لغزشي فازي چندبعدي نشان از بهبود 22 تا 55 درصدي مشخصه‌هاي ديناميك خودرو نسبت به حالت غيرفعال تعليق و حدود 10 تا 21 درصدي نسبت به كنترل‌كننده‌هاي متداول داشته است. تحليل اين نتايج كه در فصل 4 ارائه شده‌اند، نشان از بهبود قابل ملاحظه شتاب‌هاي زاويه‌اي تاب و غلت خودرو به ترتيب در حدود 40% و 30% نسبت به حالت غيرفعال تعليق دارد. اين كاهش ميزان شتاب، سبب ايجاد پايداري جانبي و جلوگيري از واژگوني خودرو مي‌گردد. همچنين به‌منظور تأمين راحتي سرنشين، شتاب عمودي مركز جرم خودرو در حدود 25% و شتاب‌هاي عمودي جرم فنربندي شده در حدود 40% در كنترل‌كننده پيشنهادي نسبت به حالت غيرفعال كاهش‌يافته‌اند. همچنين ميزان فشردگي تاير خودرو در طول رانندگي در مانورهاي باد جانبي، تغيير مسير رانندگي و حركت مسير مستقيم، نشان از بهبود 30% بين تعليق غيرفعال و هندسه متغير فعال سري را مي‌دهد. در مطالعه صورت گرفته ديناميك ايروديناميك در نظر گرفته نشده است و همچنين فرض شده كه تاير خودرو در تماس دائم با سطح جاده قرار داشته و سرعت زاويه‌اي لينك‌هاي گردنده سيستم تعليق باهم برابر مي‌باشند.

194894

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحس يسيتم ديناميك خودرو

دكتر مسعود مسيح طهراني