شبیه‌سازی کنترل بهینه فرمان برقی خودرو به روش سخت‌افزار در حلقه

نویسندگان

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

فرمان­گیری بهبود­یافته و پایداری مطلوب، دو جنبه مهم فرمان­پذیری خودرو هستند. در این پژوهش، کنترلر بهینه غیر­خطی مجهز به تخمینگر برای کنترل تغییرات زاویه چرخش (Yaw) از طریق اعمال فرمان اصلاحی به سیستم فرمان و نسبت به ورودی فرمان راننده، طراحی و اعمال شده است. برای اعمال کنترل مناسب از سیستم فرمان SBW (سیستم فرمان سیمی) استفاده شده است. به این منظور ابتدا یک مدل چهار درجه آزادی غیر­خطی با متغییر‌های 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 ساده­سازی‌های منطقی به یک مدل ساده­تر دست یافته شده است. در مدل ساده شده با 2 درجه آزادی خطی متغییرهای حالت نرخ چرخش و سرعت جانبی به عنوان متغییرهای حالت اصلی در فرمان­پذیری استفاده شده است. برای بررسی رفتار سیستم کنترلی، ورودی کنترلی بهنیه به کمک روش همیلتون با توجه به مدل ساده شده، طراحی شده است. این کنترلر به سیستم 4 درجه آزادی خودرو که بر پایه اطلاعات خودرو Jeep Cherokee صحه­گذاری شده، در جاده خشک و جاده با اصطکاک کم (خیس) اعمال شده است. به کمک شبیه­سازی تأثیر سیستم کنترلی بهینه SBW در مقایسه با شرایط خودرو بدون کنترلر مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته و در نتیجه رفتار چرخشی خودرو بهبود یافته است. به این ترتیب زاویه فرمان اعمالی از طریق راننده به کمک سیستم کنترلی اصلاح می‌شود. در انتها یک سیستم سخت­افزار در حلقه برای شبیه­سازی کنترل خودرو به کار گرفته شده است. در این سیستم ECU کنترلی سیستم فرمان به رایانه متصل شده و خروجی‌های قابل اندازه‌گیری مدل را به عنوان ورودی دریافت می‌کند. این کنترلر می‌تواند خودرو را در شرایط جاده برفی و آزمون سینوسی به خوبی پایدار کرده و عملکرد مشابه کنترلر در شبیه­سازی رایانه‌ای نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها