بهبود رفتار جانبی خودرو با استفاده از فرمان برقی به کمک کنترل بهینه تطبیقی

فرمان گیری بهبود یافته و پایداری مطلوب، دو جنبه مهم فرمان پذیری خودروهستند؛ در این پژوهش، کنترلر بهینه تطبیقی برای کنترل تغییرات زاویه چرخش (yaw) از طریق اعمال فرمان اصلاحی به سیستم فرمان، نسبت به ورودی فرمان راننده، طراحی و اعمال شده است. برای طراحی کنترل مناسب از سیستم فرمان sbw (سیستم فرمان سیمی) استفاده شده است. به این منظور ابتدا یک مدل چهار درجه آزادی غیر خطی با متغییر های حالت زاویه غلت، سرعت طولی، نرخ زاویه چرخش و سرعت جانبی توسعه داده شده است. به منظور طراحی کنترلر که بر پایه مدل است با ساده سازی های منطقی به یک مدل ساده تر دست یافته شده است. در مدل ساده شده با 2 درجه آزادی متغییرهای حالت نرخ چرخش و سرعت جانبی به عنوان متغییرهای حالت اصلی در فرمان پذیری استفاده شده است. برای بررسی رفتار سیستم کنترلی، ورودی کنترلی بهنیه به کمک روش همیلتون با توجه به مدل ساده شده، طراحی شده که به سیستم 4 درجه آزادی خودرو که بر پایه اطلاعات خودرو jeep cherokee صحه گذاری شده، در جاده خشک و جاده با اصطکاک کم (خیس) اعمال شده است. در طراحی کنترل بهینه ضرایب وزنی نقش مهمی دارند لذا سعی شده است با توجه به نتایج شبیه سازی بهترین ضرایب استخراج شده و استفاده شود. به کمک شبیه سازی های مختلف تاثیر سیستم کنترلی بهینه sbw در مقایسه با شرایط خودرو بدون کنترلر مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است، در نتیجه رفتار چرخشی خودرو که در پایدار سازی آن به خصوص در جاده های لغزنده نقش مهمی دارد، بهبود یافته است. به این ترتیب زاویه فرمان اعمالی از طریق راننده به کمک سیستم کنترلی اصلاح می شود. برای نزدیکی بیشتر به واقعیت مدل زیر سیستم فرمان برقی نیز برای خودرو در نظر گرفته شده است. در واقع دو معادله یکی مربوط به رفتار جانبی و دیگری مربوط به زیر سیستم فرمان به طورهمزمان حل خواهد شد. ورودی مدل رفتار چرخشی، زاویه فرمان، و ورودی فرمان برقی گشتاور موتور برقی سیستم فرمان sbw خواهد بود. کنترلر تصمیم گیرنده برای اصلاح زاویه فرمان کنترلر بالایی نام دارد. برای تعقیب فرمان کنترلی دلخواه توسط سیستم فرمان، کنترلر بهینه ای نیز برای این قسمت طراحی شده است که کنترلر پایینی نام دارد. این کنترلر گشتاور مورد نیاز برای تغییر زاویه فرمان چرخ ها را با توجخ به فرامین کنترلر بالایی، بدست آورده و به سیستم اعمال می کند. برای اینکه کنترلر بتواند خود را با شرایط جاده وفق دهد یک مکانیزم تطبیق در نظر گرفته شده است. این مکانیزم تطبیق حالات و پارامترهای غیر قابل اندازه گیری را تخمین زده و در معالدات ریکاتی کنترلر بهینه وارد می کند و با حل این معادلات ضرایبی کنترلی بهینه تطبیقی بدست می آیند. با وارد شدن لحظه به لحظه این ضرایب در سیستم، رفتار سیستم بهبود یافته و مدل خودرو در جاده پوشیده از برف پایدار می شود. در انتها یک سیستم سخت افزار در حلقه برای شبیه سازی کنترل خودرو به کار گرفته شده است. در این سیستم ecu کنترلی سیستم فرمان به رایانه متصل شده است و خروجی های قابل اندازه گیری مدل را به عنوان ورودی دریافت می کند. این کنترلر می تواند خودرو را در شرایط جاده برفی و آزمون سینوسی به خوبی پایدار کرده و عملکرد مشابه کنترلر در شبیه سازی رایانه ای نشان می دهد.