رويكردي بهينه براي كنترل غيرخطي سيستم ترمز خودرو در ترمزگيري هاي شديد به هنگام گردش

An Optimal Approach to Nonlinear Control of Vehicle Braking System during Severe Braking and Turning

يكی از مانورهای بحرانی خودرو، ترمزگيری شديد به هنگام گردش می باشد كه در آن حداقل كردن فاصله توقف ضمن حفظ فرمان پذيری خودرو و نگهداری آن در مسير از اهميت برخوردار است. سيستم ترمز ضدقفل متداول با ايجاد بيشينه نيروی ترمزی در چرخ ها، فاصله توقف را به حداقل رسانده ولی نمی تواند ديناميك جانبی و فرمان پذيری خودرو را بصورت مستقيم كنترل نمايد. در اين مقاله به منظور كنترل مستقيم و توام ديناميك طولی و جانبی خودرو، يك الگوريتم غيرخطی بهينه بر اساس پيش بينی پاسخهای سيستم برای محاسبه نيروهای ترمزی چرخ های خودرو جهت پياده سازی با محرك سيستم ترمز ضدقفل ارائه شده است. در اين الگوريتم از بيشينه نيروهای ترمزی قابل توليد توسط هر يك از چرخ های طرفين خودرو به اندازه ای كاسته می-شود كه حداقل گشتاور چرخشی لازم برای گردش خودرو نيز تامين گردد. بهينه بودن قانون كنترل گشتاور چرخشی، امكان تنظيم و محاسبه ی آن را چنان فراهم می كند كه می توان بين فاصله توقف و فرمان پذيری خودرو مصالحه نمود. در حالت خاص با انتخاب ضريب وزنی بی نهايت روی ورودی كنترلی(كنترل گران)، مقدار گشتاور چرخشی خارجی صفر شده و به عملكرد سيستم ترمز ضدقفل متداول با بيشينه نيروهای ترمزی می رسيم.‌ در حالی كه با افزايش گشتاور چرخشی تا مقدار مناسب، فاصله توقف نسبتا افزايش يافته ولی فرمان پذيری بهبود می يابد. نتايج تحليل ها و شبيه سازيهای انجام گرفته بر روی يك مدل واقعی 8 درجه آزادی خودرو در ترمزگيری شديد به هنگام گردش، نشان از عملكرد مناسب و مقاوم سيستم كنترلی پيشنهادی در رسيدن به اهداف مورد نظر می باشد.

Severe braking during turning is one of the vehicle critical maneuvers. In this case, achieving the minimum stopping distance while maintaining the vehicle steerability is important. The conventional anti-lock braking system attains the minimum stopping distance by generating the maximum braking forcesbut, cannot control the vehicle steerability directly. In this paper, in order to direct control of vehicle longitudinal and lateral dynamics, an optimal nonlinear algorithm based on the prediction of system responses is presented to distribute the wheels braking forces properly. In this algorithm, the maximum braking forces of one side wheels are reduced to the extent that the required stabilizing yaw moment is produced. In this way, a compromise between the stopping distance and vehicle steerability can be easily made by the regulation of weighting ratio, as a free parameter of the yaw moment control law. In the special case, when the external yaw moment takes to be zero(expensive control), this algorithm is changed to the conventional anti-lock braking system. With any increase of the external yaw moment, the stopping distance is increased but the vehicle steerability is improved. The simulation results performed by an 8-DOF vehicle model show a suitable and robust performance of the proposed control system.