. 59
4-2 تحلیل عملکرد زیرسیستمها 60
4-2-1 کنترل فرمان فعال. 60
4-2-2 کنترل دیفرانسیل فعال. 65
4-2-3 کنترل ترمز فعال. 70
4-2-5 کنترل فعال غلت -میله ضدغلت-. 76
4-3 ارزیابی عملکرد یکپارچهساز. 82
) 82
) 89
4-4 مقایسه زیرسیستمها و سیستم کنترل یکپارچه. 96
4-4 صحهگذاری حلقهبسته (سیستم کنترل یکپارچه) توسط نرمافزار CarSim.. 101
4-5 مانور بدترین حالت.. 107
فصل پنجم – نتیجه گیری و پیشنهادها
5-1 نتیجه گیری.. 115
5-2 پیشنهادها 116
مراجع. 117
پیوست الف – سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال……………………………………………………………… 115
پیوست ب- مقادیر عددی پارامترهای خودرو………………………………………………………………………………………… 12
فهرست جدولها
جدول 3-1 شیوه پسخوراند متغیرها………………………………………………………………………………………………….. 32
جدول 3-2 ضرایب کنترلر فرمان فعال……………………………………………………………………………………………… 39
جدول 3-3 ضرایب کنترلر دیفرانسیل فعال……………………………………………………………………………………….. 40
جدول 3-4 ضرایب کنترلر ترمز فعال………………………………………………………………………………………………… 42
جدول 3-5 ضرایب کنترلر تنظیم لغزش فعال / ترمز ضد قفل ……………………………………………………………. 46
جدول 3-6 ضرایب کنترلر فعال غلت –میله ضدغلت-……………………………………………………………………….. 48
جدول 3-7 قوانین هماهنگی در حضور دیفرانسیل فعال …………………………………………………………………….. 54
جدول4-1 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم فرمان فعال…………………………………. 64
جدول 4-2 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم دیفرانسیل فعال…………………………. 69
جدول 4-3 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم ترمز فعال…………………………………. 74
جدول 4-4 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم کنترل فعال غلت………………………. 80
جدول 4-5 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک………. 88
جدول 4-6 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ………. 95
جدول الف-1 قوانین هماهنگی بدون دیفرانسیل فعال………………………………………………………………………. 121
جدول الف-2 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال 123
جدول الف-3 مقایسه مقادیر کاهش بیشینه خطا در سیستم بدون دیفرانسیل فعال با سیستم با دیفرانسیل فعال……………………… 123
جدول ب مقادیر عددی پارامترهای خودرو………………………………………………………………………………………. 125
فهرست شکلها
شکل 1-1 سیستمهای ایمنی غیرفعال ………………………………………………………………………………………………….. 3
شکل 1-2 سیستمهای ایمنی فعال ……………………………………………………………………………………………………….. 3
شکل 1-3 الگوریتم پیشخوراند برای فرمان فعال ……………………………………………………………………………………. 5
شکل 1-4 الگوریتم پسخوراند برای فرمان فعال ………………………………………………………………………………………. 5
شکل 1-5 کنترل نرخ چرخش به روش پیشخوراند-پسخوراند …………………………………………………………………. 6
شکل 1-6 کنترل زاویه لغزش جانبی در شرایط پایا با فرمان فعال ………………………………………………………….. 6
شکل 2-1 دستگاه مختصات متصل به بدنه ………………………………………………………………………………………… 14
شکل 2-2 نمودار پیکره آزاد برای دینامیک طولی، جانبی و چرخش ………………………………………………………. 15
شکل 2-3 نمودار پیکره آزاد برای دینامیک عمودی و غلت …………………………………………………………………… 16
شکل 2-4 نمودار پیکره آزاد برای دینامیک فراز …………………………………………………………………………………… 17
شکل 2-5 نمودار پیکره آزاد برای جرم فنربندی نشده جلو ……………………………………………………………………. 19
شکل 2-6 نمودار نیروهای طولی و جانبی تایر بر حسب لغزش طولی و جانبی ……………………………………….. 21
شکل 2-7 نمودار پیکره آزاد برای دینامیک دورانی چرخ ……………………………………………………………………….. 22
شکل 2-8 مدل راننده ………………………………………………………………………………………………………………………. 24
شکل 2-9 صفحه اصلی نرمافزار CarSim……………………………………………………………………………………………. 25
شکل 2-10 زاویه فرمان مانور صحهگذاری ………………………………………………………………………………………….. 26
شکل 2-11 نتایج صحهگذاری مدل حلقه باز توسط نرمافزار CarSim (رفتار دینامیکی) ………………………… 27
شکل 2-12 نتایج صحهگذاری مدل حلقه باز توسط نرمافزار CarSim (انتقال وزن جانبی) …………………….. 28
شکل 2-13 نتایج صحهگذاری مدل حلقه باز توسط نرمافزار CarSim (سیستم تعلیق) ………………………….. 29
شکل 3-1 شمای کلی کنترلر …………………………………………………………………………………………………………….. 31
شکل 3-2 نمودار پیکره آزاد برای مدل سه درجه آزادی ……………………………………………………………………….. 35
شکل 3-3 نمودار تغییرات w بر حسب β ……………………………………………………………………………………………. 41
شکل 3-4 منطق ترمزگیری برای اصلاح نرخ چرخش ……………………………………………………………………………. 43
شکل3-5 استراتژی هماهنگی در حالت شتابگیری ……………………………………………………………………………… 51
شکل3-6 استراتژی هماهنگی در حالت حفظ سرعت……………………………………………………………………………… 52
شکل3-7 استراتژی هماهنگی در حالت ترمزگیری…………………………………………………………………………………. 53
شکل 3-8 توابع عضویت فازی برای متغیرهای ورودی……………………………………………………………………………. 53
شکل 3-9 توابع عضویت فازی برای متغیرهای خروجی………………………………………………………………………….. 53
شکل 3-10 سطح فازی برای متغیر خروجی WASC……………………………………………………………………………… 55
شکل 3-11 سطح فازی برای متغیر خروجی WADC……………………………………………………………………………… 55
شکل 3-12 سطح فازی برای متغیر خروجی WABC……………………………………………………………………………… 56
شکل 4-1 مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم فرمان فعال…………………………………………………………………. 59
شکل 4-2 پاسخ نرخ چرخش برای سیستم فرمان فعال…………………………………………………………………………. 60
شکل 4-3 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم فرمان فعال……………………………………………………………………. 61
شکل 4-4 پاسخ دینامیک غلت برای سیستم فرمان فعال………………………………………………………………………. 62
شکل 4-5 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم فرمان فعال…………………………………………………………………….. 63
شکل 4-6 نمودار تلاش کنترلی برای سیستم فرمان فعال …………………………………………………………………….. 63
شکل 4-7 مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم دیفرانسیل فعال …………………………………………………………. 64
شکل 4-8 پاسخ نرخ چرخش برای سیستم دیفرانسیل فعال ………………………………………………………………….. 65
شکل 4-9 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم دیفرانسیل فعال ……………………………………………………………. 66
شکل 4-10 پاسخ دینامیک غلت برای سیستم دیفرانسیل فعال ……………………………………………………………. 67
شکل 4-11 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم دیفرانسیل فعال …………………………………………………………… 68
شکل 4-12 نمودار تلاش کنترلی برای سیستم دیفرانسیل فعال ……………………………………………………………. 69
شکل 4-13 مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم ترمز فعال ……………………………………………………………….. 69
شکل 4-14 پاسخ نرخ چرخش برای سیستم ترمز فعال ………………………………………………………………………… 70
شکل 4-15 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم ترمز فعال …………………………………………………………………… 71
شکل 4-16 پاسخ دینامیک غلت برای سیستم ترمز فعال …………………………………………………………………….. 72
شکل 4-17 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم ترمز فعال…………………………………………………………………….. 73
شکل 4-18 نمودار تلاش کنترلی برای سیستم ترمز فعال …………………………………………………………………….. 74
شکل 4-19 مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم کنترل فعال غلت …………………………………………………….. 75
شکل 4-20 پاسخ نرخ چرخش برای سیستم کنترل فعال غلت ……………………………………………………………… 76
شکل 4-21 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم کنترل فعال غلت ……………………………………………………….. 77
شکل 4-22 پاسخ دینامیک غلت برای سیستم کنترل فعال غلت ………………………………………………………….. 78
شکل 4-23 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم کنترل فعال غلت ………………………………………………………… 79
شکل 4-24 نمودار تلاش کنترلی برای سیستم کنترل فعال غلت ………………………………………………………….. 80
شکل 4-25 مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک …………………………….. 81
شکل 4-26 پاسخ دینامیک چرخش برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ……………………………… 82
شکل 4-27 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ………………………………… 83
شکل 4-28 پاسخ دینامیک غلت برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ………………………………….. 84
شکل 4-29 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده………………………………….. 85
شکل 4-30 نمودار زاویه فرمان و گشتاور چرخها برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک …………….. 86
شکل 4-31 نمودار گشتاور فعال غلت برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک…………………………….. 87
شکل 4-32 نمودار ضرایب وزنی سیستمها برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ……………………… 87
شکل 4-33 مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده …………………………….. 88
شکل 4-34 پاسخ دینامیک چرخش برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ……………………………… 89
شکل 4-35 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ………………………………… 90
شکل 4-36 پاسخ دینامیک غلت برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ………………………………….. 91
شکل 4-37 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده …………………………………. 92
شکل 4-38 نمودار زاویه فرمان و گشتاور چرخها برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده …………….. 93
شکل 4-39 نمودار گشتاور فعال غلت برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ……………………………. 94
شکل 4-40 نمودار ضرایب وزنی سیستمها برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ……………………… 94
شکل 4-41 مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش خطای نرخ چرخش …………………………………………………. 96
شکل 4-42 مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش خطای شتاب جانبی ………………………………………………… 96
شکل 4-43 مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش خطای لغزش جانبی ………………………………………………… 97
شکل 4-44 مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش شاخص غلت …………………………………………………………… 98
شکل 4-45 مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش افت سرعت …………………………………………………………….. 98
شکل 4-46 مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش انحراف از مسیر ……………………………………………………….. 99
شکل 4-47 مانور تغییر مسیر دوگانه ……………………………………………………………………………………………….. 100
شکل 4-48 پاسخ دینامیک جانبی ………………………………………………………………………………………………….. 101
شکل 4-49 پاسخ دینامیک جانبی (ادامه) ……………………………………………………………………………………….. 102
شکل 4-50 پاسخ دینامیک غلت …………………………………………………………………………………………………….. 102
شکل 4-51 پاسخ دینامیک غلت (ادامه) ………………………………………………………………………………………….. 103
شکل 4-52 زاویه فرمان …………………………………………………………………………………………………………………. 104
شکل 4-53 گشتاور رانشی چرخها …………………………………………………………………………………………………… 104
شکل 4-54 گشتاور ترمزی چرخها……………………………………………………………………………………………………. 105
شکل 4-55 پاسخ دینامیک طولی…………………………………………………………………………………………………….. 105
شکل 4-56 نتیجه حل مسئله بهینهسازی با تابع هدف LLT ……………………………………………………………… 106
شکل 4-57 مسیر خودرو در مانور بدترین حالت………………………………………………………………………………… 107
شکل 4-58 پاسخ دینامیک چرخش در مانور بدترین حالت………………………………………………………………… 107
شکل 4-59 پاسخ دینامیک جانبی در مانور بدترین حالت…………………………………………………………………… 108
شکل 4-60 پاسخ دینامیک غلت در مانور بدترین حالت…………………………………………………………………….. 109
شکل 4-61 پاسخ دینامیک طولی در مانور بدترین حالت……………………………………………………………………. 110
شکل 4-62 زاویه فرمان در مانور بدترین حالت………………………………………………………………………………….. 111
شکل 4-63 گشتاور چرخها در مانور بدترین حالت……………………………………………………………………………… 111
شکل 4-64 گشتاور فعال غلت در مانور بدترین حالت………………………………………………………………………… 112
شکل 4-65 وزن فعالیت زیرسیستمها در مانور بدترین حالت………………………………………………………………. 117
شکل الف-1 استراتژی هماهنگی بدون دیفرانسیل فعال در حالت شتابگیری………………………………………… 119
شکل الف-2 استراتژی هماهنگی بدون دیفرانسیل فعال در حالت حفظ سرعت………………………………………. 119
شکل الف-3 استراتژی هماهنگی بدون دیفرانسیل فعال در حالت ترمزگیری………………………………………….. 119
شکل الف-4 پاسخ دینامیک چرخش برای سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال………………………. 121
شکل الف-5 پاسخ لغزش جانبی برای سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال…………………………….. 121
شکل الف-6 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال………………………… 122
فهرست نمادها
| α | زاویه لغزش چرخ | hcg | ارتفاع مرکز جرم فنربندی شده از محورهای غلت و فراز |
| β | زاویه لغزش جانبی خودرو | ||
| βsusp,i | ضریب مستهلککننده تعلیق | IPC | لختی دورانی جرم فنربندی شده حول محور فراز |
| δ | زاویه فرمان چرخ | IRC | لختی دورانی جرم فنربندی شده حول محور غلت |
| δsusp,i | تغییر طولی استاتیکی فنر تعلیق | Iz | لختی دورانی خودرو حول محور z |
| θ | زاویه چرخش | Ki | ضریب فنر تعلیق |
| λi, ηi, κi, εi | ضرایب کنترلرهای مود لغزشی | KP,i, TI,i | ضرایب کنترلر PD |
| μ | ضریب اصطکاک چرخ با جاده | Lf | فاصله مرکز جرم از جلوی خودرو |
| σx | لغزش طولی چرخ | Lr | فاصله مرکز جرم از عقب خودرو |
| φ | زاویه غلت جرم فنربندی شده | m | جرم خودرو |
| ax | شتاب طولی خودرو | ms | جرم فنربندی شده |
| ax,des | شتاب طولی مطلوب راننده | mu | جرم فنربندی نشده |
| ay | شتاب جانبی خودرو | r | نرخ چرخش خودرو |
| Cd | ضریب مقاومت هوا | rdes | نرخ چرخش مرجع |
| Cα | سفتی جانبی تایر | rtarget | نرخ چرخش هدف (اشباع شده) |
| Cσ | سفتی طولی تایر | Rw | شعاع چرخ |
| finst | شاخص ناپایداری جانبی | tf | فاصله بین چرخهای راست و چپ جلو |
| fr | ضریب مقاومت غلت تایر | tr | فاصله بین چرخهای راست و چپ عقب |
| Fx,i | نیروی طولی تایر | Ui | ارتفاع پروفیل جاده |
| Fy,i | نیروی جانبی تایر | WABC | وزن فعالیت سیستم ترمز فعال |
| Fz,i | نیروی عمودی تایر | WADC | وزن فعالیت سیستم دیفرانسیل فعال |
| g | شتاب گرانش ثقل | WASC | وزن فعالیت سیستم فرمان فعال |
| x, y, z | مختصات مرکز جرم خودرو در دستگاه بدنه | ud | سرعت طولی مطلوب خودرو |
ضرورت تحقیق
در سالهای اخیر، موسسات دولتی و خصوصی، تحقیقات گستردهای را روی فناوریهای ایمنی فعال[1] خودرو انجام دادهاند. تخمین زده شده است که در کشورهای عضو اتحادیه اروپا، هزینه های مستقیم و غیرمستقیم ناشی از سوانح جادهای در سال 2009، 130 میلیارد یورو بوده است [1]. یکی از موثرترین راهکارهای کاهش این سوانح، استفاده از سیستمهای یکپارچه کنترل پایداری است [2]. موسسه NHTSA[2] آمریکا تخمین زده است که به کارگیری سیستمهای الکترونیکی کنترل پایداری[3] (ESC)، رخداد سوانح برای یک خودروی سواری را تا 34% و همین سوانح را برای خودروهای شاسیبلند[4] (SUV) تا 59% کاهش داده است. میزان این کاهش، در سوانح منجر به واژگونی[5] بسیار بیشتر بوده است [2].
در زمینه ایمنی خودرو، تلاش های گستردهای صورت گرفته که در یک تقسیم بندی، آنها را به دو بخش غیرفعال[6] و فعال[7] تقسیم مینمایند. کلیه تمهیداتی که برای حفظ جان سرنشینان پس از وقوع تصادف به کار میروند، در زمره روشهای غیرفعال ایمنی خودرو هستند که از آن جمله میتوان کیسه هوا، کمربند ایمنی، محافظ سر و جاذب ضربه را نام برد (شکل 1-1). این روشها موضوع بحث این پایان نامه نیستند. در سوی دیگر، روشهای فعال قرار دارند که شامل سیستمهای اخطار خروج از خط، سیستم هشدار برخورد و کنترلرهایی هستند که به منظور حفظ پایداری خودرو و پیشگیری از وقوع سانحه به کار میروند (شکل 1-2). در سیستمهای فعالِ اشاره شده، دو مورد اول صرفاً سیستمهای هشداردهنده هستند، در حالی که سیستمهای کنترل پایداری، مستقیماً بر دینامیک خودرو اثر میگذارند. این روشها امروزه به طور گستردهای توسعه یافتهاند و مهمترین آنها سیستمهای ترمز ضدقفل، تنظیمکننده لغزش چرخها، فرمان فعال، ترمز فعال، دیفرانسیل فعال و تعلیق نیمهفعال و فعال هستند. این سیستمها عملاً با هدف تنظیم رفتار مجموعه ای از متغیرهای دینامیکی خودرو مانند نرخ چرخش، لغزش جانبی، لغزش طولی و متغیرهای غلت طراحی میگردند. در بخشهای بعدی، شرح مختصری از روشهای مذکور میآید.
فرم در حال بارگذاری ...
