محاسبه محدوده مجاز تغییرات پارامترهای دینامیکی یک خودرو مفصلی برای حفظ پایداری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

هدف این تحقیق، محاسبه محدوده مجاز تغ ییرات پارامترهای نامعین مؤثر در گشتاور و نیروهای وارد بر لاستیک یک خودرو مفصلی، برای حفظ
پایداری است. در این راستا، مدل هفت درجه آزادی از این خودرو که با سرعت طولی ثابت در مسیر مستقیم حرکت و دچار اغتشاش در صفحه حرکت
خود م یشود، انتخاب شده است. برای بهبود رفتار خودرو مفصلی تحت شرایطی که پارامترهای نامعین در مقادیر نامی خود قرار دارند، یک کنتر لکننده
پسخورخروجی که متغیرهای قابل انداز هگیری سیستم را بازخورد م یکند، طراحی شده است تا سیستم عملکرد مطلوبی در حضور اغتشاشات داشته باشد.
سپس، محدوده های پایداری مقاوم پارامترهای تایر و جاده، از جمله سختی لغزش طولی، سختی لغزش جانبی و سختی گشتاور هم راستاساز به منظور حفظ
پایداری حرکتی خودرو، محاسبه شده اند. با خطی سازی معادلات حرکت خودرو معادله مشخصه سیستم به صورت یک چند جمل های با ساختار نامعین چن دخطی
حاصل م یشود. در این ساختار، ضرایب چندجمل های خود توابعی چندخطی از پارامترهای نامعین سیستم هستند، ب هطوری که هر ضریب بر حسب هر یک
از پارامترهای نامعین خطی است. ب ههمین دلیل، از نتایج موجود در روش چندجمله ا یها در زمینه کنترل مقاوم برای محاسبه محدوده پایداری نامعین یهای
پارامتری استفاده شد هاست. رسم مکان هندسی ریش هها، نشان م یدهد که برای تمامی نقاط داخل و روی مرز محدوده سیستم پایدار است. برای بررسی
نتایج در شرایط واقع یتر، مدل شبیه ساز یشد های از این خودرو در نرم افزار ادامز ایجاد شده و درستی این محدوده پایداری مقاوم مورد بررسی قرارگرفت هاست.
نتایج نشا نداده است در خارج از این محدوده، خودرو ناپایدار است و فقط محدوده محاسبه شده م یتواند حرکت ایمن خودرو را تضمین کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Computation of Permissible Perturbations in Dynamic Parameters of an Articulated Vehicle to Maintain Stability

نویسندگان [English]

  • H. Bordbari
  • M. Bozorg
  • M. M. Jalili
Department of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

The aim of this research is to compute the allowable ranges of the uncertain parameters, affecting the torques and forces working on the tires of an articulated vehicle, to maintain stabilty. A seven-degree-of-freedom model of the vehicle is adopted, while it moves on a straight track. A nominal output feedback controller is designed for the model of the vehicle with nominal parameters, in order to attain acceptable performance in the presence of external disturbances.
Due the multi-linear structure of the characteristic equation of the linearized model of the vehicle, the polynomial method is used to compute the stability margins for the uncertain parameters. The computed margins are verified by plotting the root-locus of the closed-loop poles of the system when the parameters are perturbed inside the computed margins. Also, a more realistic model of an articulated vehicle is built in the environment of ADAMS software to verify the computed stability margins. It is observed that the computed bounds of parameter perturbations are relatively exact and the perturbations out of the computed ranges result in instability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Articultaed Vehicle
  • Robust Stability Margin
  • Multilinear Structure
  • Polynomial Method
  • Robust Control

مراجع

[1] D. Crolla, The steering behavior of articulated body steer vehicles, in: Road Vehicle Handling, I Mec E Conference Publications 1983-5.
[2] D. Crolla, F. Hales, The lateral stability of tractor and trailer combinations, Journal of Terramechanics, 16(1)(1979) 1-22.
[3] A. Rehnberg, J. Edrén, M. Eriksson, L. Drugge, A.Stensson Trigell, Scale model investigation of the snaking and folding stability of an articulated frame steer vehicle,International Journal of Vehicle Systems Modeling and Testing, 6(2) (2011) 126-144.
[4] R. Sharp, M. Fernandez, Car-caravan snaking: Part 1.The influence of pintle pin friction, Cranfeld University,2002
[5] S. Azadi, A. Jafari, M. Samadian, Effect of parameters on roll dynamic response of an articulated vehicle carrying liquids, Journal of Mechanical Science and Technology,28(3) (2014) 837.
[6] N. Azad, J. McPhee, A. Khajepour, The effects of front and rear tires characteristics on the snaking behavior of articulated steer vehicles, in: Vehicle Power and Propulsion, 2005 IEEE Conference, IEEE, 2005, pp. 274-279.
[7] N. Lashgarian Azad, A. Khajepour, J. Mcphee, Robust state feedback stabilization of articulated steer vehicles,Vehicle System Dynamics, 45(3) (2007) 249-275.
[8] J. Ackerman, The parameter Space Approach, 2 ed., Springer-Verlag, London, 2002.
[9] K. Hasegawa, M. Kanno, S. Hara, Algebraic computation of the stability radius of a multi linear polynomial, in:ICCAS-SICE, 2009, IEEE, 2009, pp. 3531-3536.
[10] L.H. Keel, S.P. Bhattacharyya, Parametric stability margin for multi linear interval control systems, in:American Control Conference, 1993, IEEE, 1993, pp.262-266.
[11] M. Bozorg, Linear systems with a polynomial uncertainty structure: Stability margins and control, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 220(1) (2006) 53-62.
[12] H. Pacejka, Tire and Vehicle Dynamics, 2 ed., Society of Automotive Engineers. 2002.
[13] L.D. Metz, Dynamics of four-wheel-steer off-highway vehicles, 0148-7191, SAE Technical Paper, 1993.
[14] N. Azad, Dynamic Modeling and Stability Controller Development for Articulated Steer Vehicles, University of Waterloo, Canada, 2006.
[15] M. Lyasko, The determination of deflection and contact characteristics of a pneumatic tire on a rigid surface,Journal of Terramechanics, 31(4) (1994) 239-246.
[16] C. Wylie, L. Barrett, Advanced Engineering Mathematics,McGraw-Hil, 1995.
[17] R. Barmish, New Tools for Robustness of Linear Systems,Macmillan, New York, 1994.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 2
مرداد 1396
صفحه 351-362

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار