بهبود پايداري چرخشي خودرو توسط سيستم ترمز فعال با استفاده از كنترل مود لغزشي تطبيقي

Vehicle yaw stability improvement via active braking system using adaptive sliding mode control

در اين مقاله، يك كنترل كننده مود لغزشي تطبيقي جهت بهبود پايداري چرخشي با استفاده از سيستم ترمز فعال طراحي شده است. از آنجا كه در وضعيت رانندگي‌هاي طولاني، خودروها در معرض تغيير پارامترها مانند تغيير ضريب اصطكاك جاده قرار مي‌گيرند و همچنين به دليل وابستگي نيروهاي ترمزي به اين ضريب، روش كنترلي مقاوم تطبيقي جهت تضمين پايداري لازم مي‌باشد. به همين منظور، يك سيستم كنترلي با ساختار دو لايه‌ طراحي شده است. در لايه بالائي، ميزان گشتاور چرخشي اصلاح كننده جهت رديابي سرعت چرخشي مطلوب خودرو كه از يك مدل مرجع به دست آمده، تعيين مي‌شود در حالي كه لايه پايين كه براي هر چرخ به طور مجزا طراحي شده، لغزش طولي چرخ‌ها را بر روي مقدار مطلوب خود طوري تنظيم مي‌كند تا نيروي ترمزي لازم براي ايجاد گشتاور چرخشي اصلاح كننده اعمال شود. در هر دو لايه، از روش كنترل مود لغزشي تطبيقي استفاده شده است. كنترل كننده طراحي‌شده كه به نامعيني‌هاي سيستم حساس نيست، بهره‌هاي لغزشي تطبيقي را جهت حذف نامعيني‌ها با كران‌هاي مشخص به كار مي‌گيرد. از يك مدل ديناميكي خودرو با هفت درجه آزادي و مدل غيرخطي تاير پسچكا جهت شبيه‌سازي‌هاي كامپيوتري استفاده شده و ميزان كارايي كنترل كننده در مانورهاي ورودي پله فرمان و تعويض خط روي جاده‌هاي خشك و لغزان مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج به دست آمده، نشانگر عملكرد مناسب‌تر كنترل كننده پيشنهادي در مقابل كنترل كننده مود لغزشي مرسوم، از نظر تعقيب سرعت چرخشي مطلوب و بهبود پايداري چرخشي خودرو در جاده‌هاي لغزان مي‌باشد.

In this paper, an adaptive sliding mode controller (ASMC) has been proposed to improve vehicle yaw stability through an active braking system. Since the vehicles undergo changes in parameters with respect to the wide range of driving condition, such as changing in road friction coefficient and also the dependency of braking forces on the coefficient, an adaptive robust control method is required to guarantee system stability. So, a two-layer hierarchical control architecture has been designed. In the upper-layer, the value of corrective yaw moment is determined to track the desired vehicle yaw rate obtained from a reference model. Then, the lower-layer proposed for each wheel individually,adjust the longitudinal slip of wheels to their desired values for exerting the required braking force to generate the corrective yaw moment. In both layers, ASMC has been applied. The designed controller, which is insensitive to system uncertainties, offers the adaptive sliding gains to eliminate the bounds of uncertainties. A dynamics vehicle model with seven degrees of freedom and Pacejka non-linear tyre model have been used to computer simulations for evaluating the controller in the step steer input and lane change maneuvers on dry and slippery roads. The results demonstrate the high effectiveness of the proposed controller against the traditional sliding mode controller (SMC) to track the desired yaw rate and improve the vehicle yaw stability in the slippery roads.