طراحي سيستم كنترل ترمز ضد قفل سازگار با شرايط مختلف جاده‌اي براي كاميونها

Design of Anti-lock Braking System Compatible with Different Road Conditions for Trucks

سيستم ترمز ضد قفل خودرو با كنترل فشار ترمزي و تنظيم لغزش طولي چرخ ها در مقدار بهينه، مانع قفل شدن چرخ ها در طول ترمزگيري-هاي شديد شده و در نتيجه فاصله‌ي توقف خودرو را به حداقل مقدار خود مي رساند. در اين مقاله، يك كنترل كننده‌ي جديد بصورت دولايه براي سيستم ترمز ضد قفل خودروهاي سنگين با بيش از دو محور ارايه شده است كه سازگار با شرايط مختلف جاده اي مي‌باشد. در لايه بالايي، يك كنترل كننده‌ي فازي طراحي مي‌شود كه مقدار لغزش طولي بهينه هر چرخ را كه به ازاي آن بيشترين نيروي ترمزي چرخ در هر لحظه حاصل مي‌شود برحسب شرايط مختلف جاده و نيز بار قايم تاير محاسبه مي‌نمايد. در لايه پايين نيز يك كنترل كننده‌ي غيرخطي با استفاده از يك رويكرد بهينه‌ي پيش بين به شكل تحليلي طراحي مي‌شود كه با رديابي مقدار بهينه‌ي لغزش طولي هر چرخ كه توسط كنترل-كننده فازي تعيين مي‌شود، گشتاور ترمزي مطلوب را به چرخ‌ها اعمال مي كند. به منظور كاهش خطاي رديابي ناشي از نامعيني هاي سيستم، تكنيك فيدبك انتگرال در طراحي كنترل كننده‌ي پيش‌بين نيز استفاده شده است. براي اين كه عملكرد سيستم كنترلي طراحي شده در يك شرايط واقعي تر تست گردد، شبيه سازي ها در نرم افزار ديناميك خودروهاي سنگين (تراك سيم) به عنوان مدل كامل تري از خودرو در تركيب با متلب- سيمولينك انجام شده است. نتايج تحليل ها و شبيه سازي ها نشان از عملكرد مناسب سيستم كنترلي پيش‌بين‌-فازي در كنترل گشتاور ترمزي چرخ هاي كاميون با تغيير شرايط جاده‌اي از نظر زمان و مسافت توقف مي باشد.

Anti-lock braking system (ABS) prevents the wheels from being locked in hard braking conditions and reduces the vehicle stopping distance to the minimum value by regulating the tire longitudinal slip at its optimum value. This paper presents a two-layer controller for ABS of trucks which is adaptable with different road conditions. In the upper layer, a fuzzy controller is designed to calculate the optimum longitudinal slip of each wheel for which the maximum braking force is achieved in different conditions. In the lower layer, a nonlinear controller is analytically designed based on the predictive method to track the optimum wheel slips calculated from the upper layer. In order to increase the robustness of the controller in the presence of system uncertainties, the integral feedback technique is also appended to the predictive method. All simulation studies are conducted using the professional software of Truck Sim to evaluate the performance of the controlled system in a real condition. The results show the effectiveness of the proposed control system in improving the braking performance of trucks in different road conditions.