در این بخش، طی نمودارهای ۴-۴۱ تا ۴-۴۷، تأثیر هر یک از زیرسیستمها و نیز سیستم کنترل یکپارچه را در بهبود متغیرهای اصلی هدف بررسی مینماییم.
هر نمودار بیانکننده عملکرد زیرسیستمهای مختلف برای بهبود متغیری خاص میباشد. در کلیه نمودارهای این بخش، ستونهایی که با کادر پررنگ در دورشان متمایز گردیدهاند، بیانگر زیرسیستمهایی هستند که مستقیماً با هدف کنترل متغیر مربوطه طراحی گردیدهاند.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
نمودار شکل ۴-۴۱ نشان میدهد که هر سه زیرسیستم فرمان فعال، دیفرانسیل فعال و ترمز فعال که عهدهدار کنترل نرخ چرخش خودرو بودند، نرخ چرخش را به نحو مطلوب به مقدار مرجع آن نزدیک کرده اند. با این حال، سیستم ترمز فعال، بسیار موثرتر از دو سیستم دیگر عمل نموده است. در شرایطی که همه زیرسیستمها در چارچوب کنترل یکپارچه همکاری نموده اند، بیشترین میزان بهبود نرخ چرخش را شاهد بودهایم.
شکل ۴-۴۱ مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش خطای نرخ چرخش
نمودار شکل ۴-۴۲ نشان میدهد که سیستم دیفرانسیل فعال که عهدهدار کنترل شتاب جانبی خودرو بوده است، شتاب جانبی را به نحو مطلوب به مقدار مرجع آن نزدیک کرده است. با این حال، سیستم ترمز فعال، به علت تعقیب موفق نرخ چرخش هدف و تابعیت مستقیم شتاب جانبی از نرخ چرخش، شتاب جانبی را نیز به مقدار مطلوب آن به مقدار زیادی نزدیکتر نموده است. در شرایطی که همه زیرسیستمها در چارچوب کنترل یکپارچه همکاری نموده اند، شاهد بیشترین میزان بهبود در شتاب جانبی بودهایم.
شکل ۴-۴۲ مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش خطای شتاب جانبی
همان طور که پیشتر گفته شد، علاوه بر کنترل چرخش، کاهش لغزش جانبی خودرو نیز بر سیستم ترمز فعال محول شده است. نمودار شکل ۴-۴۳ نشان میدهد که سیستم ترمز فعال، در این خصوص عملکرد خوبی داشته است. سیستمهای فرمان فعال و دیفرانسیل فعال نیز به طور غیرمستقیم تأثیر مثبت داشته اند. تنها سیستمی که موجب مقداری افزایش در لغزش جانبی شده است، سیستم کنترل فعال غلت میباشد. در مورد لغزش جانبی نیز کنترل یکپارچه، موثرتر از سیستمهای منفرد عمل نموده است.
شکل ۴-۴۳ مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش خطای لغزش جانبی
با توجه به شکل ۴-۴۴ درمییابیم که سیستم کنترل فعال غلت-میله ضدغلت- در حد قابل قبولی از عهده وظیفه محوله خود برآمده است. اگرچه، دینامیک غلت خودرو توسط عملکرد منفرد تمام زیرسیستمها کمابیش بهبود یافته است، سیستم کنترل یکپارچه نتوانسته است به اندازه سیستم منفرد غلت، در این خصوص بهبود ایجاد کند. اما، با توجه به تداخل اهداف کنترلی و افزایش ناپایداری غلت در اثر مانورهای جانبی شدید، این نتیجه قابل انتظار بود و در مجموع سیستم یکپارچه، دینامیک غلت را نیز بهبود بخشیده است.
شکل ۴-۴۴ مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش شاخص غلت
نمودار شکل ۴-۴۵ نشان میدهد که سیستم ترمز فعال، به مقدار قابل ملاحظهای سرعت خودرو را کاهش میدهد. البته، باید توجه داشت که در شرایط بحرانی، پایداری خودرو اولویت اصلی محسوب می شود و حفظ سرعت خودرو در درجه بعدی اهمیت قرار دارد. با این حال، سیستم کنترل یکپارچه در کاهش این اثر نامطلوب، موثر واقع شده است.
شکل ۴-۴۵ مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش افت سرعت
در نمودار شکل ۴-۴۶، میزان بیشینه انحراف خودرو از مسیر مطلوب برای سیستمهای کنترلی مختلف مقایسه گردیده است. از میان زیرسیستمها، تنها فرمان فعال موجب افزایش نسبی انحراف از مسیر شده است و این امر، عمدتاً از آنجا ناشی می شود که این زیرسیستم، نرخ چرخش مرجع را بدون توجه به لغزش جانبی خودرو دنبال می کند و لذا ممکن است آنگونه که در شکل ۴-۱ دیده می شود، خودرو در قسمتی از مسیر به سمت بیرون پیچ سر بخورد. شکل ۴-۲۵ نشان میدهد که سیستم کنترل یکپارچه، به نحو موثری، این ایراد سیستم فرمان فعال را برطرف نموده است. لازم به ذکر است که این تصحیح، به درستی در نمودار شکل ۴-۴۶ دیده نمی شود، زیرا این نمودار، بیشینه خطاها را مقایسه می کند؛ اما، در مورد انحراف از مسیر، مقایسه میانگین خطاها گویاتر است.
شکل ۴-۴۶ مقایسه سیستمهای کنترلی در کاهش انحراف از مسیر
۴-۴ صحهگذاری حلقهبسته (سیستم کنترل یکپارچه) توسط نرمافزار CarSim
در اینجا، یکی از شبیهسازیها را برای سیستم کنترل یکپارچه تکرار میکنیم. اما، این بار، به جای مدل ۱۰ درجه آزادی توسعه داده شده در نرمافزار Simulink از مدل ۳۴ درجه آزادی نرمافزار CarSim استفاده مینماییم. مانور تغییر مسیر دوگانه روی سطح لغزنده (بخش ۴-۳-۲) برای این منظور انتخاب شده است.
نمودارهای شکلهای ۴-۴۷ تا ۴-۵۶، نتایج شبیهسازی با نرمافزار CarSim را نشان می دهند. مقایسه این نمودارها با نمودارهای بخش ۴-۳-۲ نشان میدهد، رفتار خودرو از نظر کیفی کاملاً مشابه بوده و تنها مقداری تفاوت در مقادیر وجود دارد.
شکل ۴-۴۷ مانور تغییر مسیر دوگانه
شکل ۴-۴۸ پاسخ دینامیک جانبی
شکل ۴-۴۹ پاسخ دینامیک جانبی (ادامه)
شکل ۴-۵۰ پاسخ دینامیک غلت
شکل ۴-۵۱ پاسخ دینامیک غلت (ادامه)
شکل ۴-۵۲ زاویه فرمان
شکل ۴-۵۳ گشتاور رانشی چرخها
شکل ۴-۵۴ – گشتاور ترمزی چرخها
شکل ۴-۵۵ پاسخ دینامیک طولی
۴-۵ مانور بدترین حالت[۷۴]
برای تضمین کارایی کنترلر در بدترین حالت ممکن، ابتدا لازم است یک مسئله بهینهسازی جهت یافتن ورودی فرمان منجر به بحرانیترین پاسخ دینامیکی ممکن خودرو حل گردد [۲] و [۱۵].
هدف، یافتن زاویه فرمان (زاویه چرخها) در هر لحظه از زمان است، به گونه ای که مقدار یک تابع هدف[۷۵] بیشینه گردد. در اینجا، برای بیشینه کردن خطر واژگونی، انتقال وزن جانبی (LLT) به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است (در واقع، بیشینه این شاخص طی ۵ ثانیه شبیهسازی به عنوان تابع هدف انتخاب شده است.). نکته حائز اهمیت در حل مسائل بهینهسازی انتخاب یک حدس اولیه مناسب است. برای این منظور، زاویه فرمان مانور موسوم به قلابماهی[۷۶] به عنوان حدس اولیه انتخاب شده است، چرا که این مانور می تواند منجر به مقادیر بالای LLT شود.
با توجه به آنچه گفته شد، مسئله فوق در محیط جعبهابزار بهینهسازی نرمافزار MATLAB و با الگوریتم SQP[77] حل گردید که پاسخ آن مطابق شکل ۴-۵۶ میباشد. در این نمودار، منحنی خطچین، حدس اولیه و منحنی ممتد، جواب مسئله میباشد.
شکل ۴-۵۶ نتیجه حل مسئله بهینهسازی با تابع هدف LLT
سپس، شبیهسازی با زاویه فرمان به دست آمده انجام گرفت. نتایج شبیهسازی مطابق نمودارهای شکلهای ۴-۵۷ تا ۴-۶۵ میباشد.
شکل ۴-۵۷ مسیر خودرو در مانور بدترین حالت
شکل ۴-۵۸ پاسخ دینامیک چرخش در مانور بدترین حالت
ناپایداری خودروی بدون کنترلر و نقش کنترلر در حفظ پایداری خودرو به وضوح در نمودار لغزش جانبی شکل ۴-۵۹ قابل مشاهده است.
شکل ۴-۵۹ پاسخ دینامیک جانبی در مانور بدترین حالت
شکل ۴-۶۰ نشان میدهد که چرخ جلوی راست خودروی بدون کنترلر، از حدود ثانیه ۳ به بعد، از زمین بلند شده است. این در حالی است که کنترلر موفق به پیشگیری از این امر شده است.
شکل ۴-۶۰ پاسخ دینامیک غلت در مانور بدترین حالت
افت شدید سرعت خودروی بدون کنترلر که در شکل ۴-۶۱ به چشم میخورد ناشی از ناپایداری جانبی خودرو میباشد.
شکل ۴-۶۱ پاسخ دینامیک طولی در مانور بدترین حالت
شکل ۴-۶۲ زاویه فرمان در مانور بدترین حالت
شکل ۴-۶۳ گشتاور چرخها در مانور بدترین حالت
شکل ۴-۶۴ گشتاور فعال غلت در مانور بدترین حالت
شکل ۴-۶۵ وزن فعالیت زیرسیستمها در مانور بدترین حالت
فصل پنجم
[یکشنبه 1401-04-05] [ 09:08:00 ب.ظ ]
|