طراحی سیستم کنترل بهینه‌ی توزیع گشتاور با رویکرد پیش بین به منظور بهبود پایداری و کاهش مصرف انرژی در خودروی الکتریکی

Abstract

در این مقاله، یک سیستم کنترل دو لایه با استفاده از روش کنترل بهینه با ایده‌ی پیش‌بین برای دینامیک غیرخطی خودرو به صوت تحلیلی طراحی شده است. در لایه اول، گشتاور چرخشی بهینه برای پایداری دینامیک جانبی محاسبه شده است. پس از تبدیل این گشتاور چرخشی به نیروهای تفاضلی بین چرخ‌ها و استفاده از مدل معکوس تایر برای استخراج لغزش‌های طولی مطلوب، این مقادیر به سیستم کنترلی لایه دوم ارسال می‌شوند. در لایه دوم، موتور الکتریکی چرخ‌ها، گشتاور وارد شده به چرخ را طوری تنظیم می‌کند که لغزش مطلوب ردیابی شده و پایداری خودروی الکتریکی تأمین گردد. با توجه به اهمیت مصرف انرژی در خودروهای الکتریکی، استفاده از ایده‌ی کنترل بهینه‌ می‌تواند مصرف باتری را تا حد ممکن کاهش دهد. بنابراین با انتخاب ضرایب وزنی مناسب در قوانین کنترلی سعی شده تا موتورهای الکتریکی در محدوده مجاز خود کار کنند و همچنین حداقل استفاده از انرژی باتریها برای ردیابی مجاز فراهم گردد. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که سیستم کنترلی طراحی شده به خوبی از عهده اثرات غیرخطی برآمده و پایداری خودرو را تأمین می‌نماید.