امروز : دوشنبه, 27 دی 1395
دانلود تحقیق ، پروژه و مقالات دانشجویی
برای جستجو لطفا یکی از بخش های مورد نظر را انتخاب کنید
موضوعات

تاریخ : 29 آذر 1395
140 صفحه
قالب بندی : doc
قیمت : 14500 تومان
عنوان مقاله : پایان نامه طراحي سيستم يکپارچه کنترل جهت بهبود پايداري جانبي و ديناميک غلت خودرو

‎ قالب بندی : doc

قیمت : 14500

در سال­های اخیر، موسسات دولتی و خصوصی، تحقیقات گسترده­ای را روی فناوری­های ایمنی فعال[1]خودرو انجام داده­اند. تخمین زده شده است که در کشورهای عضو اتحادیه اروپا، هزینه­های مستقیم و غیرمستقیم ناشی از سوانح جاده­ای در سال 2009، 130 میلیارد یورو بوده است[1]. یکی از موثرترین راه­کارهای کاهش این سوانح، استفاده از سیستم­های یکپارچه کنترل پایداری است[2]. موسسه NHTSA[2] آمریکا تخمین زده است که به­کارگیری سیستم­های الکترونیکی کنترل پایداری[3](ESC)، رخداد سوانح برای یک خودروی سواری را تا 34% و همین سوانح را برای خودروهای شاسی­بلند[4](SUV) تا 59% کاهش داده است. میزان این کاهش، در سوانح منجر به واژگونی[5]بسیار بیشتر بوده است [2].در زمینه ایمنی خودرو، تلاش­های گسترده­ای صورت گرفته که در یک تقسیم­بندی، آنها را به دو بخش غیرفعال[6]و فعال[7] تقسیم می­نمایند. کلیه تمهیداتی که برای حفظ جان سرنشینان پس از وقوع تصادف به کار می­روند، در زمره روش­های غیرفعال ایمنی خودرو هستند که از آن جمله می­توان کیسه هوا، کمربند ایمنی، محافظ سر و جاذب ضربه را نام برد (شکل 1-1).  

فهرست مطالب

فصل اول - پیشگفتار

1-1 ضرورت تحقیق.. 3

1-2 پیشینه کنترل پایداری خودرو. 5

1-2-1 کنترل نرخ چرخش... 5

1-2-2 کنترل لغزش جانبی.. 7

1-2-3 کنترل غلت.. 9

1-3 تعریف مسئله. 11

1-4 طرح­نمای پایان­نامه. 11

فصل دوم - مدل­سازی خودرو

2-1 مقدمه. 14

2-2 مدل ده درجه آزادی.. 14

2-2-1 فرضیات مدل. 14

2-2-2 معادلات دینامیک... 15

2-3 مدل راننده. 23

2-4 صحه­گذاری حلقه­باز مدل به کمک نرم­افزار CarSim.. 25

فصل سوم – طراحی کنترلر

3-1 مقدمه. 32

3-2 اندازه­گیری متغیرها 33

3-3 زیرسیستم­های کنترلی.. 34

3-3-1 سیستم فرمان فعال جلو. 34

3-3-2 سیستم دیفرانسیل فعال. 34

3-3-3 سیستم ترمز فعال. 34

3-3-4 سیستم تنظیم لغزش / ترمز ضد قفل.. 35

3-3-5 سیستم فعال غلت -میله ضد غلت-. 35

3-4 مدل ساده شده خودرو برای طراحی کنترلر. 36

3-5 مدل مرجع. 37

3-5-1 نرخ چرخش... 37

3-5-2 شتاب طولی.. 39

3-5-3 شتاب جانبی.. 39

3-6 طراحی کنترلر فرمان فعال. 39

3-7 طراحی کنترلر دیفرانسیل فعال. 41

3-8 طراحی کنترلر ترمز فعال. 42

3-9 طراحی کنترلر تنظیم لغزش فعال / ترمز ضد قفل.. 45

3-10 طراحی کنترلر فعال غلت- میله ضدغلت-. 47

3-11 استراتژی هماهنگی.. 50

3-11-1 بررسی تداخلات ممکن بین اهداف زیرسیستم­ها 50

3-11-2 انتخاب استراتژی هماهنگی مناسب.. 50

3-11-3 طراحی یکپارچه­ساز فازی.. 53

فصل چهارم - شبیه­سازی و نتایج

4-1 مقدمه. 59

4-2 تحلیل عملکرد زیرسیستم­ها 60

4-2-1 کنترل فرمان فعال. 60

4-2-2 کنترل دیفرانسیل فعال. 65

4-2-3 کنترل ترمز فعال. 70

4-2-5 کنترل فعال غلت -میله ضدغلت-. 76

4-3 ارزیابی عملکرد یکپارچه­ساز. 82

4-3-1 مانور تغییر مسیر دوگانه روی جاده خشک (9/0=μ) 82

4-3-2 مانور تغییر مسیر دوگانه روی جاده لغزنده (2/0=μ) 89

4-4 مقایسه زیرسیستم­ها و سیستم کنترل یکپارچه. 96

4-4 صحه­گذاری حلقه­بسته (سیستم کنترل یکپارچه) توسط نرم­افزار CarSim.. 101

4-5 مانور بدترین حالت.. 107

فصل پنجم - نتیجه­گیری و پیشنهادها

5-1 نتیجه­گیری.. 115

5-2 پیشنهادها 116

مراجع. 117

پیوست الف – سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال.......................................................................... 115

پیوست ب- مقادیر عددی پارامترهای خودرو....................................................................................................... 12



فهرست جدول­ها

جدول 3-1 شیوه پسخوراند متغیرها................................................................................................................. 32

جدول 3-2 ضرایب کنترلر فرمان فعال............................................................................................................ 39

جدول 3-3 ضرایب کنترلر دیفرانسیل فعال..................................................................................................... 40

جدول 3-4 ضرایب کنترلر ترمز فعال............................................................................................................... 42

جدول 3-5 ضرایب کنترلر تنظیم لغزش فعال / ترمز ضد قفل ...................................................................... 46

جدول 3-6 ضرایب کنترلر فعال غلت –میله ضدغلت-................................................................................... 48

جدول 3-7 قوانین هماهنگی در حضور دیفرانسیل فعال................................................................................ 54

جدول4-1مقایسه بیشینه خطا باخودروی بدون کنترل برای سیستم فرمان فعال........................................ 64

جدول 4-2 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم دیفرانسیل فعال................................ 69

جدول 4-3 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم ترمز فعال........................................ 74

جدول 4-4 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم کنترل فعال غلت............................ 80

جدول 4-5 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک......... 88

جدول 4-6مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ......... 95

جدول الف-1قوانین هماهنگی بدون دیفرانسیل فعال.................................................................................. 121

جدول الف-2 مقایسه بیشینه خطا با خودروی بدون کنترل برای سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال 123

جدول الف-3 مقایسه مقادیر کاهش بیشینه خطا در سیستم بدون دیفرانسیل فعال با سیستم با دیفرانسیل فعال.......................... 123

جدول ب مقادیر عددی پارامترهای خودرو.................................................................................................... 125



فهرست شکل­ها

شکل 1-1 سیستم­های ایمنی غیرفعال ................................................................................................................. 3

شکل 1-2 سیستم­های ایمنی فعال ....................................................................................................................... 3

شکل 1-3 الگوریتم پیشخوراند برای فرمان فعال ................................................................................................. 5

شکل 1-4 الگوریتم پسخوراند برای فرمان فعال .................................................................................................... 5

شکل 1-5 کنترل نرخ چرخش به روش پیشخوراند-پسخوراند ............................................................................ 6

شکل 1-6 کنترل زاویه لغزش جانبی در شرایط پایا با فرمان فعال ..................................................................... 6

شکل 2-1 دستگاه مختصات متصل به بدنه ...................................................................................................... 14

شکل 2-2نمودار پیکره آزاد برای دینامیک طولی، جانبی و چرخش ................................................................ 15

شکل 2-3 نمودار پیکره آزاد برای دینامیک عمودی و غلت ............................................................................... 16

شکل 2-4 نمودار پیکره آزاد برای دینامیک فراز ................................................................................................ 17

شکل 2-5نمودار پیکره آزاد برای جرم فنربندی نشده جلو ............................................................................... 19

شکل 2-6 نمودار نیروهای طولی و جانبی تایر بر حسب لغزش طولی و جانبی ................................................ 21

شکل 2-7 نمودار پیکره آزاد برای دینامیک دورانی چرخ ................................................................................... 22

شکل 2-8 مدل راننده ........................................................................................................................................ 24

شکل 2-9 صفحه اصلی نرم­افزارCarSim.......................................................................................................... 25

شکل 2-10 زاویه فرمان مانور صحه­گذاری ........................................................................................................ 26

شکل 2-11 نتایج صحه­گذاری مدل حلقه باز توسط نرم­افزارCarSim (رفتار دینامیکی) .............................. 27

شکل 2-12 نتایج صحه­گذاری مدل حلقه باز توسط نرم­افزارCarSim (انتقال وزن جانبی) .......................... 28

شکل 2-13 نتایج صحه­گذاری مدل حلقه باز توسط نرم­افزار CarSim(سیستم تعلیق) ................................ 29

شکل 3-1شمای کلی کنترلر ............................................................................................................................. 31

شکل 3-2نمودار پیکره آزاد برای مدل سه درجه آزادی ................................................................................... 35

شکل 3-3 نمودار تغییرات w بر حسب β .......................................................................................................... 41

شکل 3-4 منطق ترمزگیری برای اصلاح نرخ چرخش ........................................................................................ 43

شکل3-5 استراتژی هماهنگی در حالت شتاب­گیری .......................................................................................... 51

شکل3-6 استراتژی هماهنگی در حالت حفظ سرعت.......................................................................................... 52

شکل3-7 استراتژی هماهنگی در حالت ترمزگیری.............................................................................................. 53

شکل 3-8توابع عضویت فازی برای متغیرهای ورودی........................................................................................ 53

شکل 3-9 توابع عضویت فازی برای متغیرهای خروجی...................................................................................... 53

شکل 3-10 سطح فازی برای متغیر خروجی WASC.......................................................................................... 55

شکل 3-11 سطح فازی برای متغیر خروجی WADC.......................................................................................... 55

شکل 3-12 سطح فازی برای متغیر خروجی WABC.......................................................................................... 56

شکل 4-1مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم فرمان فعال............................................................................ 59

شکل 4-2پاسخ نرخ چرخش برای سیستم فرمان فعال...................................................................................... 60

شکل 4-3پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم فرمان فعال............................................................................... 61

شکل 4-4 پاسخ دینامیک غلت برای سیستم فرمان فعال.................................................................................. 62

شکل 4-5 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم فرمان فعال................................................................................ 63

شکل 4-6نمودار تلاش کنترلی برای سیستم فرمان فعال ................................................................................. 63

شکل 4-7مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم دیفرانسیل فعال ................................................................... 64

شکل 4-8پاسخ نرخ چرخش برای سیستم دیفرانسیل فعال ............................................................................. 65

شکل 4-9پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم دیفرانسیل فعال ....................................................................... 66

شکل 4-10پاسخ دینامیک غلت برای سیستم دیفرانسیل فعال ....................................................................... 67

شکل 4-11پاسخ دینامیک طولی برای سیستم دیفرانسیل فعال ..................................................................... 68

شکل 4-12نمودار تلاش کنترلی برای سیستم دیفرانسیل فعال ....................................................................... 69

شکل 4-13مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم ترمز فعال ........................................................................... 69

شکل 4-14 پاسخ نرخ چرخش برای سیستم ترمز فعال .................................................................................... 70

شکل 4-15 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم ترمز فعال .............................................................................. 71

شکل 4-16 پاسخ دینامیک غلت برای سیستم ترمز فعال ................................................................................. 72

شکل 4-17 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم ترمز فعال................................................................................ 73

شکل 4-18 نمودار تلاش کنترلی برای سیستم ترمز فعال ................................................................................ 74

شکل 4-19مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم کنترل فعال غلت .............................................................. 75

شکل 4-20پاسخ نرخ چرخش برای سیستم کنترل فعال غلت ........................................................................ 76

شکل 4-21پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم کنترل فعال غلت ................................................................. 77

شکل 4-22پاسخ دینامیک غلت برای سیستم کنترل فعال غلت .................................................................... 78

شکل 4-23 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم کنترل فعال غلت .................................................................. 79

شکل 4-24 نمودار تلاش کنترلی برای سیستم کنترل فعال غلت .................................................................... 80

شکل 4-25 مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ................................... 81

شکل 4-26 پاسخ دینامیک چرخش برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ..................................... 82

شکل 4-27پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ....................................... 83

شکل 4-28پاسخ دینامیک غلت برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ......................................... 84

شکل 4-29 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده......................................... 85

شکل 4-30 نمودار زاویه فرمان و گشتاور چرخ­ها برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ................. 86

شکل 4-31 نمودار گشتاور فعال غلت برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک................................... 87

شکل 4-32 نمودار ضرایب وزنی سیستم­ها برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح خشک ........................... 87

شکل 4-33 مانور تغییر مسیر دوگانه برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ................................... 88

شکل 4-34 پاسخ دینامیک چرخش برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده .................................... 89

شکل 4-35پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ....................................... 90

شکل 4-36پاسخ دینامیک غلت برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده .......................................... 91

شکل 4-37 پاسخ دینامیک طولی برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ........................................ 92

شکل 4-38 نمودار زاویه فرمان و گشتاور چرخ­ها برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ................. 93

شکل 4-39 نمودار گشتاور فعال غلت برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده .................................. 94

شکل 4-40 نمودار ضرایب وزنی سیستم­ها برای سیستم کنترل یکپارچه روی سطح لغزنده ........................... 94

شکل 4-41 مقایسه سیستم­های کنترلی در کاهش خطای نرخ چرخش ........................................................... 96

شکل 4-42 مقایسه سیستم­های کنترلی در کاهش خطای شتاب جانبی ......................................................... 96

شکل 4-43 مقایسه سیستم­های کنترلی در کاهش خطای لغزش جانبی ......................................................... 97

شکل 4-44 مقایسه سیستم­های کنترلی در کاهش شاخص غلت ..................................................................... 98

شکل 4-45 مقایسه سیستم­های کنترلی در کاهش افت سرعت ....................................................................... 98

شکل 4-46 مقایسه سیستم­های کنترلی در کاهش انحراف از مسیر ................................................................. 99

شکل 4-47 مانور تغییر مسیر دوگانه .............................................................................................................. 100

شکل 4-48 پاسخ دینامیک جانبی ................................................................................................................. 101

شکل 4-49 پاسخ دینامیک جانبی (ادامه) ..................................................................................................... 102

شکل 4-50 پاسخ دینامیک غلت .................................................................................................................... 102

شکل 4-51 پاسخ دینامیک غلت (ادامه) ........................................................................................................ 103

شکل 4-52 زاویه فرمان .................................................................................................................................. 104

شکل 4-53 گشتاور رانشی چرخ­ها .................................................................................................................. 104

شکل 4-54 گشتاور ترمزی چرخ­ها................................................................................................................... 105

شکل 4-55 پاسخ دینامیک طولی.................................................................................................................... 105

شکل 4-56 نتیجه حل مسئله بهینه­سازی با تابع هدف LLT ......................................................................... 106

شکل 4-57 مسیر خودرو در مانور بدترین حالت............................................................................................. 107

شکل 4-58 پاسخ دینامیک چرخش در مانور بدترین حالت........................................................................... 107

شکل 4-59 پاسخ دینامیک جانبی در مانور بدترین حالت.............................................................................. 108

شکل 4-60 پاسخ دینامیک غلت در مانور بدترین حالت................................................................................. 109

شکل 4-61 پاسخ دینامیک طولی در مانور بدترین حالت............................................................................... 110

شکل 4-62 زاویه فرمان در مانور بدترین حالت............................................................................................... 111

شکل 4-63 گشتاور چرخ­ها در مانور بدترین حالت.......................................................................................... 111

شکل 4-64 گشتاور فعال غلت در مانور بدترین حالت.................................................................................... 112

شکل 4-65 وزن فعالیت زیرسیستم­ها در مانور بدترین حالت......................................................................... 117

شکل الف-1 استراتژی هماهنگی بدون دیفرانسیل فعال در حالت شتاب­گیری................................................ 119

شکل الف-2 استراتژی هماهنگی بدون دیفرانسیل فعال در حالت حفظ سرعت.............................................. 119

شکل الف-3 استراتژی هماهنگی بدون دیفرانسیل فعال در حالت ترمزگیری.................................................. 119

شکل الف-4 پاسخ دینامیک چرخش برای سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال............................ 121

شکل الف-5 پاسخ لغزش جانبی برای سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال................................... 121

شکل الف-6 پاسخ دینامیک جانبی برای سیستم کنترل یکپارچه بدون دیفرانسیل فعال.............................. 122

 


جدیدترین مطالب
تبلیغات