طراحی تخمینگر ضریب اصطکاک و سرعت طولی خودرو در سیستم های کنترل دینامیک خودرو

اخیرا سیستم های پیشرفته ایمنی خودرو از قبیل سیستمهای کلی هشدار تصادف ، سیستمهای کلی اجتناب از تصادف و سیستم خودکار بزرگراه ، بسیار مورد توجه واقع شده اند. کارایی این سیستمهای ایمنی خودرو تنها به الگوریتم کنترل وابسته نمی باشد بلکه تخمین متغیرهای کلیدی که مستقیما قابل اندازه گیری نیستند نیز از اهمیت فراوانی برخوردار است. در میان متغیرهایی که می بایست به صورت زنده تخمین زده شوند ، سرعت خودرو و ضریب اصطکاک بین تایر و جاده نقش بسیار مهمی در طراحی و کنترل بسیاری از سیستمهای ایمنی خودرو دارند. در این پژوهش ، یک ایده جدید برای تخمین سرعت های خودرو و ضریب اصطکاک جاده ارائه شده است. در این روش از مقادیر اندازه گیری شده توسط سنسورهای نرخ یاو و سرعت دورانی چرخ ها استفاده می شود تا به وسیله آنها سرعت های خودرو و ضریب اصطکاک جاده تخمین زده شوند. فرآیند تخمین در سه مرحله انجام شده است : ابتدا در حالی که بر روی شتاب جانبی نویز فرآیند و بر روی نرخ یاو نویز اندازه گیری در نظر گرفته شده است ، مقادیر سرعت های طولی و عرضی خودرو همراه با مقدار نرخ یاو توسط مشاهده گر فیلتر کالمن تعمیم یافته شناسایی شده اند. سپس نیروهای طولی و عرضی تایر به کمک الگوریتم حداقل مربعات بازگشتی تخمین زده شده اند تا در یک شبکه عصبی طراحی شده بر اساس مدل تایر فرمول جادویی پژکا بکار روند. در مرحله نهایی بوسیله یک شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و مقادیر تخمین زده شده از مراحل قبل ، ضریب اصطکاک جاده نیز تخمین زده شده است. در هر دو الگوریتم فیلتر کالمن تعمیم یافته و حداقل مربعات بازگشتی از یک مدل هفت درجه آزادی خودرو که شامل حرکت های طولی و عرضی بدنه خودرو ، دوران یاو و دوران چهار چرخ خودرو می باشد ، استفاده شده است. سرانجام مجموعه تخمینگرها بر روی یک مدل کامل 14 درجه آزادی خودرو ارزیابی شده اند و برای سه آنالیز دینامیکی متفاوت خودرو ، نتایج بدست آمده با مقادیر حقیقی مدل خودرو مقایسه شده اند. نتایج تخمین نشان می دهند که اگر خودرو تحت شرایط بحرانی نباشد ، نتایج تخمین تطابق مطلوبی با مقادیر حقیقی خود دارند.