ارائه مدل مرجع جدید برای پایداری و فرمان پذیری خودرو جهت ردیابی توسط کنترل کننده‌ی غیرخطی زاویه‌ی فرمان چرخ های عقب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته‌ کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

چکیده

در این مقاله برای بهبود پایداری جانبی و فرمان­پذیری خودرو، از روش کنترل غیرخطی بهینه پیش­بین برای زاویه­ی فرمان چرخ­های عقب استفاده شده است. یک مدل مرجع جدید برای ردیابی توسط کنترل‌کننده پیشنهاد شده ­است که شرایط تایر و جاده و محدودیت­های فیزیکی خودروی واقعی را در­نظر می­گیرد. عملکرد کنترل­کننده­ی بهینه‌ی طراحی­شده در ردیابی مدل مرجع جدید در حین مانور گردش ثابت با ضریب اصطکاک متغیر ارزیابی شده است. همچنین اثر تنظیم پارمترهای آزاد روی دقت ردیابی و مقاومت کنترل­کننده در حضور نامعینی بررسی شده است. در نهایت، عملکرد کنترل­کننده‌ی طراحی شده در ردیابی مدل مرجع جدید با استراتژی دیگر­ ارائه­شده در یکی از مراجع در مانور تغییر خط مقایسه شده است. نتایج شبیه­سازی­ها بیانگر بهبود قابل­ملاحظه­ی پایداری و فرمان­پذیری خودروی کنترل­شده با  مدل مرجع جدید می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Wong J. Y., Theory of ground vehicles. 3rd edition, Wiley-Interscience, Canada, 2001.
[2]  Abe M., Vehicle Handling Dynamics Theory and Application, First edition, Elsevier, 2009.
[3]  Chatzikomis C.I. and Spentzas K.N., Comparison of a vehicle equipped with Electronic Stability Control (ESC) to a vehicle with Four Wheel Steering (4WS). Forschung im Ingenieurwesen, Vol. 78, No. 1, pp. 13-25, 2014.
[4]  Wang R., Zhang H. and Wang J., Linear Parameter-Varying Controller Design for Four-Wheel Independently Actuated Electric Ground Vehicles With Active Steering Systems. IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 22, No. 4, pp. 1281-1296, 2014.
[5]  Ariff, M., Zamzuri H., Nordin M.A.M. and Rahman M.A.B.A., Optimal control strategy for low speed and high speed four-wheel-active steering vehicle. Journal of Mechanical Engineering and Sciences, Vol. 8, pp. 1516-1528, 2015.
[6]  Gao, L., Jin L., Wang F. and Li K., Genetic algorithm–based varying parameter linear quadratic regulator control for four-wheel independent steering vehicle. Advances in Mechanical Engineering, Vol. 7, No. 11, pp. 1-14, 2015.
[7]  Li B., Rakheja S. and Feng Y., Enhancement of vehicle stability through integration of direct yaw moment and active rear steering. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, Vol. 230, No. 6, pp. 830-840, 2015.
[8]  Ishak M.I., Ogino H. and Yamamoto Y., Numerical Simulation Analysis of an Oversteer In-Wheel Small Electric Vehicle Integrated with Four-Wheel Drive and Independent Steering. International Journal of Vehicular Technology, Vol. 2016, pp. 12, 2016.
[9]  Shen H., Huang M., Tan Y. and Cheng H., Active Rear Wheel Steering Control Strategy Research Based on H∞ Optimal Control. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, Vol. 13, No. 3, pp. 2043-2048, 2016.
[10]             Zhang Z., Zhang X., Pan H., Salman W., Rasim Y., Liu X.,Wang C. and Yang Y., A Novel Steering System for a Space-Saving 4WS4WD Electric Vehicle: Design, Modeling, and Road Tests. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol. 18, No. 1,  pp. 114-127, 2017.
[11]             Liu W., He H., Sun F. and Lv J., Integrated chassis control for a three-axle electric bus with distributed driving motors and active rear steering system. Vehicle System Dynamics, Vol. 55, No. 5,  pp. 601-625, 2017.
[12]             Van Zanten A. T., Bosch ESP systems: 5 years of experience. Proceedings of the 2000 Automotive Dynamics and Stability Conference, SAE, Society of Automotive Engineering, Inc., 2000.
[13]             Esmailzadeh E., Goodarzi A. and Vossoughi G. R., Optimal yaw moment control law for improved vehicle handling.  Mechatronics, Vol. 13, No. 7, pp. 659-675, 2003.
[14]             Bang M. S., Lee S. H., Han C. S., Hedrick J. K. and Hedrick J., Performance enhancement of a sliding mode wheel slip controller by the yaw moment control. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part D Journal of Automobile Engineering. Vol. 215, No. 4, pp. 455-468, 2001.
[15]              Zheng S., Tang H., Han Z. and Zhang Y., Controller design for vehicle stability enhancement. Control Engineering Practice, Vol. 14, No. 12, pp. 1413-1421, 2006.
[16]             Abe M., Vehicle dynamics and control for improving handling and active safety: From four-wheel steering to direct yaw moment control. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics, Vol. 213, No. 2, pp. 87-101, 1999.
[17]             Ghoneim Y. A., Lin W. C., Sidlosky D. M., , Chen H. H. , Chin Y. K. and Tedrake M. J., Integrated chassis control system to enhance vehicle stability. International Journal of Vehicle Design, Vol. 23, No. 1/2, pp. 124-144, 2000.
[18]              Mokhiamar O. and Abe M., Effects of model response on model following type of combined lateral force and yaw moment control performance for active vehicle handling safety. JSAE Review, Vol. 23, No. 4,  pp. 473-480, 2002.
[19]             Smith D. E. and Starkey J. M., Effects of model complexity on the performance of automated vehicle steering controllers: Model development, validation and comparison. Vehicle System Dynamics, Vol. 24, No. 2, pp. 163-181, 1995.
[20]             Chen W.H., Balance D.J. and Gawthrop P.J. , Optimal control of nonlinear systems: a predictive control approach. Automatica, Vol. 39, pp. 633-641, 2003.
[21]             Mirzaei M., Alizadeh G, Eslamian M and Azadi S, An optimal approach to non-linear control of vehicle yaw dynamics,Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, Vol.222, pp. 217-229, 2008.
[22]             Abe M., Ohkubo N. and Kano Y., A direct yaw moment control for improving limit performance of vehicle handling- comparison and cooperation with 4WS. Vehicle System Dynamics, Vol. 25, No. 1, pp. 3-23, 1996.