کنترل همزمان سامانه تعلیق فعال و ترمز ضد قفل بر اساس الگوریتم غیرخطی توسعه یافته مود لغزشی

نوع مقاله : گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل

نویسندگان

دانشکده صنایع و مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی قزوین

چکیده

در این مقاله کنترل همزمان سامانه‌ تعلیق فعال و ترمز ضد قفل خودرو با استفاده از الگوریتم کنترل مود لغزشی بهبود یافته با روش PID مورد بررسی قرار گرفته است. مدل دینامیکی سامانه‌ شامل سامانه‌ تعلیق فعال و ترمز بر اساس معادلات نیوتن-اولر و همچنین تایر بر مبنای مدل پاژیکا می­باشد. با همزمانی سامانه‌­های کنترلی تعلیق و ترمز، در کنار افزایش ایمنی خودرو، از تاثیرات مثبت سامانه‌ تعلیق فعال روی سامانه‌ ترمز بهره برده شود. با کمک الگوریتم نوین کنترلی مقاوم، با افزایش نیروی عمودی بر روی تایر توسط عملگر هیدرولیکی سامانه‌ تعلیق فعال، نیروی اصطکاک بین تایر و جاده بیشتر شده که در پی آن مسافت توقف کمتر و باعث ارتقا عملکرد سامانه‌ ترمزگیری می­شود. در عین حال سامانه‌ کنترلی یکپارچه عملکرد مناسب سامانه‌ تعلیق را نیز حفظ می­کند. در الگوریتم کنترلی توسعه یافته­ی مود لغزشی، با طراحی سطح لغزش براساس روش PID، بطور نوآورانه به کاهش پدیده­ چترینگ در سیگنال­های ورودی منجر می­شود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی سامانه‌ کنترلی نوین SMC-PID مبین کاهش مسافت توقف، حفظ خوش­سواری خودرو و در عین کاهش مصرف انرژی می­باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Integrated Control of Active Suspension and Anti-lock Braking System Based on the Nonlinear Improved Sliding Mode Control System

نویسندگان [English]

  • Seyyed Mahdi Abtahi
  • Seyyed Amirhossein Mirrahimi
Faculty of Industrial and Mechanical Engineering, Qazvin Azad Islamic University
چکیده [English]

In this paper, an integrated controller including the anti-lock braking system along with an active suspension is designed for a quarter car model, on the basis of the improved sliding mode control algorithm. Dynamical model of the active suspension along with the anti-lock braking system are derived using the Newton-Euler equations. Also, in order to model the friction between the tire and the road surface, the Pacejka model is used. The application of the control algorithm for the ABS yields a higher safety rate for the vehicles. On the other hand, the active suspension system beside the anti-lock braking system can improve the car safety and passenger comfort. To increase the friction between tire and the road surface, the active suspension system increases the normal force over the tire. Consequently, the performance of the braking system is improved with decreasing the stopping distance. In order to design the hybrid control system, the sliding mode control (SMC) system and proportional-integral-derivative (PID) controller are merged. In the PID-SMC strategy, the sliding surface is defined based on the PID algorithm. This novel control algorithm can decrease the chattering phenomenon besides shortening the stopping distance that yields the reduction of energy consumption.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sliding mode control
  • Active suspension system
  • Anti-lock Braking System
  • Stopping Distance

مراجع

  1. Wang, W., Chien, Y., Chen, M., Lee, T., “Control of Uncertain Active Suspension System with Antilock Braking system Using Fuzzy Neural Controllers”, Proc. of IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, San Antonio, Texas, USA, 2009.##
  2. Aghasizade, S., Mirzaei, M., “an integrated strategy for vehicle active suspension and anti-lock braking systems”, J. of theoretical and applied vibration and acoustics, Vol. 3, No. 1, pp. 97-110, 2017.##
  3. Soltani, A., Bagheri, A., Azadi, S., “Integrated vehicle dynamics control using semi-active suspension and active braking systems”, J. of Multi-body Dynamics, Vol. 232, No. 3, pp. 314-329, 2018##
    1. Ting, W., Lin, J., “Nonlinear Control Design of Anti-lock Braking Systems Combined with Active Suspensions”, Proc. Asian Control Conference, Tokyo, Japan, 2004.##
    2. Ting, W., Lin, J., “Nonlinear control design of anti-lock braking systems with assistance of active suspension”, J. Control Theory Appl., Vol. 1, No. 1, pp. 343-348, 2007.##
    3. Shao, J., Zheng, L., Li, Y., Wei, J., Leu, M. “The Integrated Control of Anti-lock Braking System and Active Suspension in Vehicle”, Proc. International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery, IEEE Computer Society, California, USA, 2007.##
    4. Lou, S., Zhen, F., Lechao, Z., Cangsu, X., “Integrated Control of Semi-active Suspension and ABS Based on Sliding Mode Theory’’, Proc. of the Chinese Control Conference, Beijing, China, 2010.##
    5. Riaz, S., Khan, L., “NeuroFuzzy Adaptive Control for Full-Car Nonlinear Active Suspension with Onboard Antilock Braking System”, Arabian Journal for Science and Engineering, Vol. 40, No. 12, pp. 3483-3505, 2015.##
    6. Bakker, E., Nyborg, L., and Pacejka, H., “Tyre Modelling for Use in Vehicle Dynamics Studies”, SAE Transaction, Vol. 96, No. 2, pp. 190-204, 1987.##
    7. Abtahi, M., Sadati, H., Ghaffari A., “Design of Sliding Mode and LQR Controllers for an HVAC System”, Aerospace Mech. J., Vol. 9, No. 2, pp. 1-10, 2013.##
      1. Nilanj, P., Kalyankumar, D., “Sliding mode Controller for Wheel-slip Control of Anti-lock Braking System”, IEEE International Conference on Advanced Communication Control and Computing Technologies, Ramanathapuram, India, 2012.##
      2. Holkar, K., Waghmare, L., “Sliding Mode Control with Predictive PID Sliding Surface for Improved Performance”, International J. of Computer Applications, Vol. 78, No. 4, pp. 1-5 2013.##

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Abtahi, M., “Suppression of chaotic vibrations in suspension system of vehicle dynamics using chattering-free optimal sliding mode control”, J. of Brazilian Soc. Mech. Sci. Eng., Vol. 41, No. 5, pp. 210-220, 2019.##

 

Rhif, A., “A High Order Sliding Mode Control with PID Sliding Surface: Simulation on a Torpedo”, Inter. J. of Information Technology, Control and Automation, Vol. 2, No.1, pp. 11-23, 2012##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 شهریور 1399
  • تاریخ پذیرش: 11 شهریور 1399
  • تاریخ انتشار: 01 دی 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار