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