مدلسازی و طراحی کنترل کننده ی فازی- مُد لغزشی برای سیستم ترمز ضد قفل

امروزه استفاده از سیستم ترمز ضد قفل، روش مرسومی در جلوگیری از قفل شدن چرخ های خودرو هنگام اعمال فرمان ترمز می باشد. بهره گیری از سیستم ترمز ضد قفل منجر به کاهش مسافت توقف و افزایش پایداری جانبی خودرو در حین فرایند ترمزگیری خواهد شد. به منظور بررسی و تحلیل کارایی این سیستم در ابتدا نیاز به تعریف مدلی از خودرو می باشد. بر این اساس بخشی از پژوهش پیش رو به ارائه ی مدل های موجود و مرسوم خودرو شامل مدل نصف خودرو، ربع خودرو و مدل کامل خودرو اختصاص داده شده است. در تعریف مدلی برای سیستم ترمز ضد قفل، علاوه بر مدل خودرو به مدل اصطکاک مابین جاده و تایر نیز نیاز می باشد. بنابراین در بخش دیگر مدلسازی، انواع مدل های استاتیکی و دینامیکی اصطکاک در قالب 3 گروه مدل های اصطکاک طولی، مدل های اصطکاک جانبی و مدل های توأم اصطکاک تایر- جاده ارائه شده است. در ادامه ضمن مطالعه ی کلیه ی مدل های موجود مدلی تلفیقی شامل مدل ربع خودرو مدل اصطکاک burckhardt برای انجام شبیه سازی در بخش کنترل انتخاب گردیده است. آنچه در نتایج تمامی تحقیقات صورت گرفته در حوزه ی کنترل مد لغزشی سیستم ترمز ضد قفل مشهود می¬باشد، رفتارهای نامطلوب در سیگنال کنترلی (فرمان ترمز) در سرعت های پایین است. رفتار نامطلوب به صورت نوسانات شدید در فرمان کنترلی قبل از توقف خودرو، خروج مسیر حالت از روی صفحه ی لغزش و افزایش خطای ردیابی ضریب لغزش بروز می کند. مسلماً نوسان در فرمان کنترلی به معنای افزایش فعالیت کنترلی است و منجر به استهلاک سیستم ترمز و فرسایش زودهنگام قطعات آن می شود و هم چنین پایداری جانبی خودرو را مختل خواهد کرد. بنابراین یکی از اهداف این پژوهش در راستای حذف این نقص تعریف شده است. بدین منظور در این پایان نامه کنترل کننده ی فازی جدیدی به منظور بهبود رفتار کنترل کننده ی مد لغزشی پیشنهاد شده است. در کنترل کننده ی فازی پیشنهادی، با گرفتن فیدبک از سرعت خودرو، ضریب سوئیچینگ کنترل کننده ی مد لغزشی، توسط قواعد فازی و متناسب با سرعت خودرو تعیین می شود و به تبع آن در سرعت های پایین خودرو، فرمان ترمز با بهره کمتری اعمال می شود که تأثیر بسزایی در کاهش نوسان در فرمان ترمز و هم چنین افزایش طول عمر سیستم دارد. علاوه بر استفاده از روش فوق با توجه به توانمندی روش کنترل مد لغزشی، از کنترل مد لغزشی انتگرالی و کنترل مد لغزشی با تابع اشباع نیز به منظور کاهش پدیده ی لرزش در مسیر لغزش استفاده شده است. تا کنون روش ها و الگوریتم های مختلفی برای تشخیص نوع جاده به کار گرفته شده است. در اکثر روش های بررسی شده، ضریب لغزش مطلوب مقداری ثابت و یا در بازه ای محدود انتخاب شده است و یا تنها اثر تغییر سرعت بر روی آن لحاظ شده است. در حالی که نه تنها تغییر سرعت، بلکه تغییر شرایط جاده ای نیز تأثیر زیادی در مقدار ضریب لغزش مطلوب دارند. برای رفع معایب تحقیقات پیشین، در این پایان نامه به کمک منطق فازی سیستمی تعریف شده است تا با در اختیار داشتن ضریب اصطکاک و ضریب لغزش در هر لحظه (هر سرعت خاص) مقدار نسبی ضریب لغزش مطلوب را به عنوان خروجی در اختیار سیستم کنترلی قرار دهد. بنابراین نه تنها اثر تغییر سرعت در تغییر ضریب لغزش مطلوب در نظر گرفته می شود بلکه با تغییر شرایط جاده ای در 3 وضعیت آسفالت خشک، آسفالت خیس و برفی، سیستم انتخابگر فازی فوق توانایی تشخیص نوع جاده را نیز خواهد داشت. در پایان با تعریف معیارهایی اصلی چون زمان توقف، خطای ردیابی و انرژی فرمان کنترلی، عملکرد کنترل کننده ی فازی- مد لغزشی پیشنهادی با روش های کنترل مد لغزشی مرسوم شبیه سازی و مقایسه شده است. سیستم ترمز ضد قفل با کنترل کننده فازی- مد لغزشی پیشنهادی در این پایان نامه در مقایسه با کنترل کننده های مد لغزشی مرسوم، خطای ردیابی، زمان توقف و مسافت توقف کمتری دارد و هم چنین پدیده ی لرزش در آن مشاهده نمی شود.