طراحي يك كنترل‌كننده‌ي غيرخطي براي سيستم تعليق فعال خودرو با در نظر گرفتن محدوديت‌هاي عملي

طراحي يك كنترل‌كننده‌ي غيرخطي براي سيستم تعليق فعال خودرو با در نظر گرفتن محدوديت‌هاي عملي

در اين مقاله، با در نظر گرفتن ديناميك غيرخطي عملگر هيدروليكي براي سيستم تعليق فعال خودرو ابتدا يك كنترل‌كننده به روش لياپانوف طراحي مي‌شود. در اين روش، به منظور كاهش شتاب هاي عمودي سرنشين و افزايش راحتي سفر مربع شتاب عمودي به‌عنوان تابع لياپانوف منتخب در نظر گرفته شده است. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه هر چند اين كنترل‌كننده‌ در كاهش شتاب عمودي موفق عمل مي كند، ولي هيچ كنترلي روي عوامل موثر بر فرمان پذيري و پايداري خودرو ندارد. ضمن اين كه كنترل‌كننده‌ طراحي شده از مقاومت خوبي در برابر تغيير پارامترهاي سيستم برخوردار نيست. از اين رو، در ادامه روش مد لغزشي به عنوان يك روش كنترل غيرخطي مقاوم مورد استفاده قرار گرفته است. در اين راستا، سطوح لغزش طوري انتخاب مي‌شوند كه سيستم غيرخطي رفتار مدل خطي قلاب آسماني را كه يك رفتار نسبتاً مطلوبي دارد، به‌طور كامل رديابي نمايد. بهمنظور بهبود رفتار مدل مرجع از نظر راحتي سفر، با در نظر گرفتن محدوديت‌هاي فضاي كاري سيستم تعليق و ايجاد مصالحه بين راحتي سفر و فرمان پذيري، يك كنترل‌كننده‌‌ي بهينه‌ي LQR با ماتريس‌هاي وزني قابل تنظيم براي مدل قلاب آسماني نيز طراحي شده است. نتايج شبيه‌سازيها نشان مي‌دهد كه مدل غيرخطي سيستم تعليق با كنترل كننده مدلغزشي به‌خوبي مي تواند رفتار مدل مرجع جديد قلاب آسماني بهبود يافته را دنبال ‌كند. همچنين، كنترل‌كننده مد لغزشي در برابر تغيير پارامترها رفتار مناسبي از خود نشان مي‌دهد.

In this paper two non-linear control strategies were employed to design the controller for vehicle active suspension systems, considering the non-linear dynamics of the hydraulic actuator. At first, a controller is designed using Lyapunov’s method in which the square of the vertical acceleration was chosen as the Lyapunov function. Simulation results indicate that this controller is successful in reducing the vertical acceleration to improve the ride comfort, but it can not control the stability and steerability of the vehicle. Meanwhile, the designed controller is not robust enough to system parameter perturbations. Therefore, the sliding mode control as a robust non-linear control method was adopted as an alternative. In this method, the sliding surfaces were selected in a way that the non-linear system tracks a “sky-hook” model, which has desirable behavior. In order to improve the characteristics of the reference model in terms of ride comfort and steerability, considering the practical constraints of the suspension system, an optimal LQR controller was designed for the sky-hook model. Simulation results show that the controlled system tracks the behavior of this new reference model well. Also, the sliding mode controller is robust to parameter perturbations.