طراحی کنترل‌کننده بهینه فعال با سطح لغزشی انتگرال مرتبه کسری برای سیستم تعلیق خودرو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مهندسی برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گناباد، گناباد، ایران

2 کارشناسی ارشد، مهندسی برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گناباد، گناباد، ایران

چکیده

در این مقاله کنترل‌کننده‌ بهینه مدلغزشی انتگرالی با مشتقات مرتبه کسری برای سیستم تعلیق فعال یک چهارم خودرو، جهت دستیبانی به کنترل ایمن و راحتی سرنشینان در حضور عدم قطعیت‌ها، طراحی می‌شود. با توجه به دینامیک غیرخطی محرک هیدرولیکی، باید کنترلر به گونه‌ای طراحی شود تا سیستم در مقابل تغییر پارامترها، مقاوم باشد. از این‌رو کنترل مدلغزشی که یک روش کنترل مقاوم است مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش پیشنهادی، کنترل‌کننده مدلغزشی با سطح انتگرال مرتبه کسری در یک سیستم تعلیق خودرو تعریف خواهد شد. در کنترل‌کننده برای بدست آوردن مقادیر بهینه، پارامترهای سطح لغزش مرتبه کسری توسط الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات  بهینه‌سازی می‌شود. در نهایت جهت بررسی صحت روش پیشنهادی، سیستم در دو حالت‌ فعال و غیرفعال، شبیه‌سازی و با یکدیگر مقایسه می‌شود که نتایج بدست آمده، عملکرد مطلوب سیستم تعلیق را در حالت فعال و در حضور عدم قطعیت‌ جاده، نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Mohammadi Y., Ganjefar S., Quarter car active suspension system: Minimum time controller design using singular perturbation method. International Journal of Control, Automation and Systems, Vol. 15, No. 6, pp. 2538-2550, 2017.
[2]  Bououden S., Chadli M., Zhang L., Yang T., Constrained model predictive control for time-varying delay systems: application to an active car suspension. International Journal of Control, Automation and Systems, Vol. 14, No. 1, pp. 51-58, 2016.
[3]  Félix-Herrán L., Mehdi D., Ramírez-Mendoza R.A., Rodríguez-Ortiza J. de J., Soto R., H2 control of a one-quarter semi-active ground vehicle suspension. Journal of applied research and technology, Vol. 14, No. 3, pp. 173-183, 2016.
[4]  Khan L., Qamar S., Khan U., Adaptive PID control scheme for full car suspension control. Journal of the Chinese Institute of Engineers, Vol. 39, No. 2, pp. 169-185, 2016.
[5]  Li H., Jing X., Lam H.K., Shi P., Fuzzy sampled-data control for uncertain vehicle suspension systems. IEEE Transactions on Cybernetics, Vol. 44, No.7, pp. 1111-1126, 2014.
[6]Shehata A., Metered H., Oraby W.A., Vibration control of active vehicle suspension systemusing fuzzy logic controller, In Proceedings of VETOMAC X 2014, Manchester, UK, 2014.
[7]Wen S., Chen M.Z.Q., Zeng Z., Yu X., Huang T., Fuzzy control for uncertain vehicle active suspension systems via dynamic sliding-mode approach. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, Vol. 47, No. 1, pp. 24-32, 2017.
[8]Xiao L. Zhu Y., Sliding-mode output feedback control for active suspension with nonlinear actuator dynamics. Journal of Vibration and Control, Vol. 21, No.14, pp. 2721-2738, 2015.
[9]Ozer H.O.,Hacioglu Y., Yagiz N., High order sliding mode control with estimation for vehicle active suspensions. Transactions of the Institute of Measurement and Control, Vol. 40, No. 5, pp. 1457-1470, 2018.
[10]       Wang H., Mustafa G.I., Tian Y., Model-free fractional-order sliding mode control for an active vehicle suspension system. Advances in Engineering Software, Vol. 115, pp. 452-461, 2018.
[11]       Zhang D., Cao L., Tang S., Fractional-order sliding mode control for a class of uncertain nonlinear systems based on LQR. International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 14, No. 2, pp. 1-15, 2017.
[12]       Huang Y., Na J., Wu X., Liu X., Guo Y., Adaptive control of nonlinear uncertain active suspension systems with prescribed performance. ISA transactions, Vol. 54, pp. 145-155, 2015.
[13]       Li H., Jing X., Karimi H.R., Output-feedback-based H_infty control for vehicle suspension systems with control delay. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 61, No.  1, pp. 436-446, 2014.
[14]       Shi Y., Particle swarm optimization: developments, applications and resources. In evolutionary computation, In Proceedings of the 2001 Congress on Evolutionary Computation (IEEE), Seoul, South Korea, 2001.
[15]       Gutierrez R.E., Rosario J.M., Tenreiro Machado J., Fractional order calculus: basic concepts and engineering applications. Mathematical Problems in Engineering, Vol. 2010, pp. 1-19, 2010.
[16]       Miller K.S., Ross B., An introduction to the fractional calculus and fractional differential equations. John Wiley & Sons, New York, 1993.
[17]       Malinowska A.B., Odzijewicz T., Torres D.F., Fractional Calculus of Variations, in Advanced Methods in the Fractional Calculus of Variations. Springer. pp. 23-30, 2015.
[18]       Tang Y., Zhang X., Zhang D., Zhao G., Guan X., Fractional order sliding mode controller design for antilock braking systems. Neurocomputing, Vol. 111, pp. 122-130, 2013.
[19]       Mulla A., Jalwadi S., Unaune D., Performance analysis of skyhook, groundhook and hybrid control strategies on semiactive suspension system. International Journal of Current Engineering and Technology. Special Issue-3, pp. 265-271, 2014.
[20]       Salem M., Aly A.A., Fuzzy control of a quarter-car suspension system. World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 53, No. 5, pp. 258-263, 2009.
[21] Merritt H.E., Hydraulic Control Systems. John Wiley & Sons, New York,, 1967.
[22]       Davijani N.Z., Jahanfarnia G., Abharian A.E., Nonlinear fractional sliding mode controller based on reduced order FNPK model for output power control of nuclear research reactors. IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 64, No. 1, pp. 713-723, 2017.
[23]       Mondal S., Mahanta C., Adaptive second order terminal sliding mode controller for robotic manipulators. Journal of the Franklin Institute, Vol. 351, No. 4, pp. 2356-2377, 2014.
[24]       Ratanavilisagul C., Dynamic population size and mutation round strategy assisted modified particle swarm optimization with mutation and reposition. Procedia Computer Science, Vol. 86, pp. 449-452, 2016.
[25]       Al-Mutar W.H., Abdalla T.Y., Quarter Car Active Suspension System Control using Fuzzy Controller tuned by PSO. International Journal of Computer Applications, Vol. 127, No. 2, pp. 38-43, 2015.
[26] Zeraati S., Designing fractional order PID for car suspension systems. International Journal of Scientific & Engineering Research, Vol. 6, No. 11, pp. 821-833, 2015.