یک روش تخمین جدید ضریب اصطکاک جاده و نسبت لغزش بهینه چرخ در کنترل دینامیک طولی و عرضی خودرو با استفاده از سیستم‌های فرمان و ترمز فعال

Abstract

در این مقاله، یک سیستم کنترل یکپارچه دینامیک طولی، عرضی و چرخشی خودرو با استفاده از سیستم‌های ترمز فعال و فرمان جلو‌ فعال ارائه می‌شود. سیستم ترمز فعال طراحی‌شده بر اساس کنترل مود لغزشی، دارای دو حالت کاری ترمز ضدقفل و کنترل پایداری الکترونیکی می‌باشد و از یک کنترل‌کننده فازی در سیستم فرمان جلو فعال استفاده شده است. همچنین، جهت تخمین متغیرهای دینامیکی خودرو، یک تخمین‌گر غیرخطی با استفاده از فیلتر کالمن آنسنتد به‌کار گرفته می‌شود. با توجه به مقادیر تخمین‌زده‌شده و مدل تایر داگوف، ضریب اصطکاک جاده محاسبه می‌شود. از آنجا که عملکرد سیستم ترمز ضدقفل در جهت کاهش مسافت توقف به مقدار نسبت لغزش بهینه چرخ وابسته است، یک سیستم فازی عصبی تطبیقی برای بدست آوردن این مقدار بهینه طراحی شده است. ضریب اصطکاک جاده، سرعت طولی و بار عمودی هر یک از چرخ‌ها، ورودی‌های سیستم فازی عصبی تطبیقی می‌باشند. در قسمت شبیه‌سازی ابتدا عمل ترمزگیری شدید روی جاده مستقیم با ضریب اصطکاک متغیر طی رانندگی مورد بررسی قرار می‌گیرد که نتایج آن، حاکی از عملکرد دقیق تخمین‌گر ضریب اصطکاک و نسبت لغزش بهینه چرخ دارد و باعث کاهش زیادی در فاصله و زمان توقف در مقایسه با خودرو بدون تخمین‌گر شده است. سپس، شبیه‌سازی جاده با ضریب اصطکاک متفاوت برای چرخ‌های طرفین خودرو انجام شده که نشان می‌دهد، کنترل یکپارچه سیستم‌های ترمز ضدقفل، کنترل پایداری الکترونیکی و فرمان جلو فعال به همراه تخمین‌گرهای مذکور، می‌تواند علاوه بر بهبود پایداری جانبی و چرخشی، سبب کاهش فاصله توقف نیز شود.